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advisory lock 实现高并发非堵塞式 业务锁

简介:
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标签

PostgreSQL , advisory lock , 锁


背景

某些业务会利用数据库来作为一种可靠的锁,例如任务调度系统,或者其他需要可靠的锁机制的系统。

通常他们可能会使用数据库的一条记录来实现锁的SLOT和状态信息。

例如

create table lock_test (  
  tid int primary key,   -- 任务ID  
  state int default 1,   -- 任务状态,1表示初始状态,-1表示正在处理, 0表示处理结束  
  retry int default -1,   -- 重试次数  
  info text,   -- 其他信息  
  crt_time timestamp  -- 时间  
);  

任务处理系统到数据库获取任务

例如

update lock_test set state=-1 , retry=retry+1 where tid=? and state=1;  

处理失败

update lock_test set state=1 where tid=? and state=-1;  

处理成功

update lock_test set state=0 where tid=? and state=-1;  

当多个客户端并行获得同一个任务时,就会引发冲突,导致等待(虽然等待时间可能不长,但是在大型任务调度系统中,一点点的等待都无法忍受)。

如何解决这个冲突等待呢?

advisory lock登场,实际上在秒杀业务中我们也看到了它的踪影。

《PostgreSQL 使用advisory lock实现行级读写堵塞》

《PostgreSQL 无缝自增ID的实现 - by advisory lock》

《PostgreSQL 使用advisory lock或skip locked消除行锁冲突, 提高几十倍并发更新效率》

《聊一聊双十一背后的技术 - 不一样的秒杀技术, 裸秒》

advisory lock 实现高并发非堵塞式 业务锁

事务级或会话级,根据业务形态选择。

                                        List of functions  
   Schema   |               Name               | Result data type | Argument data types |  Type    
------------+----------------------------------+------------------+---------------------+--------  
 pg_catalog | pg_try_advisory_lock             | boolean          | bigint              | normal  
 pg_catalog | pg_try_advisory_xact_lock        | boolean          | bigint              | normal  

SQL改造如下

开始处理任务

update lock_test set state=-1 , retry=retry+1 where tid=? and state=1 and pg_try_advisory_xact_lock(?) returning *;  

处理失败

update lock_test set state=1 where tid=? and state=-1 and pg_try_advisory_xact_lock(?);  

处理成功

update lock_test set state=0 where tid=? and state=-1 and pg_try_advisory_xact_lock(?);  

性能压测对比

为了体现冲突的问题,我们使用一条记录来表示一个任务,大家都来抢一个任务的极端场景。

create table lock_test (  
  tid int primary key,   -- 任务ID  
  state int default 1,   -- 任务状态,1表示初始状态,-1表示正在处理, 0表示处理结束  
  retry int default -1,   -- 重试次数  
  info text,   -- 其他信息  
  crt_time timestamp  -- 时间  
);  
  
insert into lock_test values (1, 1, -1, 'test', now());  

1、传统模式压测

vi test1.sql  
  
update lock_test set state=-1 , retry=retry+1 where tid=1 and state=1;  
update lock_test set state=1 where tid=1 and state=-1;  
  
pgbench -M prepared -n -r -P 1 -f ./test1.sql -c 64 -j 64 -T 120  
  
query mode: prepared  
number of clients: 64  
number of threads: 64  
duration: 120 s  
number of transactions actually processed: 966106  
latency average = 7.940 ms  
latency stddev = 6.840 ms  
tps = 8050.081170 (including connections establishing)  
tps = 8054.812052 (excluding connections establishing)  
script statistics:  
 - statement latencies in milliseconds:  
         3.978  update lock_test set state=-1 , retry=retry+1 where tid=1 and state=1;  
         3.962  update lock_test set state=1 where tid=1 and state=-1;  

2、advisory lock模式压测

vi test2.sql  
  
update lock_test set state=-1 , retry=retry+1 where tid=1 and state=1 and pg_try_advisory_xact_lock(1) returning *;  
update lock_test set state=1 where tid=1 and state=-1 and pg_try_advisory_xact_lock(1);  
  
pgbench -M prepared -n -r -P 1 -f ./test2.sql -c 64 -j 64 -T 120  
  
query mode: prepared  
number of clients: 64  
number of threads: 64  
duration: 120 s  
number of transactions actually processed: 23984594  
latency average = 0.320 ms  
latency stddev = 0.274 ms  
tps = 199855.983575 (including connections establishing)  
tps = 199962.502494 (excluding connections establishing)  
script statistics:  
 - statement latencies in milliseconds:  
         0.163  update lock_test set state=-1 , retry=retry+1 where tid=1 and state=1 and pg_try_advisory_xact_lock(1) returning *;  
         0.156  update lock_test set state=1 where tid=1 and state=-1 and pg_try_advisory_xact_lock(1);  

8000 TPS提升到20万 TPS。开不开心、意不意外。

小结

1、使用advisory lock时,需要注意一点,因为它是库级别的轻量级锁,所以对于不同的业务(无需相互堵塞的业务),建议设计不同的advisory lock的ID空间,例如A业务的LOCK空间是1-1000000, B业务的LOCK空间是1000001-2000000的空间。诸如此类等等。

2、update, insert, delete都带returning语法,可以返回NEW, OLD value。

3、advisory 的其他应用:

《PostgreSQL 使用advisory lock实现行级读写堵塞》

《PostgreSQL 无缝自增ID的实现 - by advisory lock》

《PostgreSQL 使用advisory lock或skip locked消除行锁冲突, 提高几十倍并发更新效率》

《聊一聊双十一背后的技术 - 不一样的秒杀技术, 裸秒》

4、advisory lock的级别分事务级和会话级,根据业务的需求进行选择。

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