concurrency - channel 的读写排除

Question

我想用 Go 编写一个小型内存数据库。读取和写入请求将通过 channel 传递并由数据库引擎处理，这将确保正确完成访问。

第一个想法是模仿 RWMutex 的行为.只是它会使用更惯用的 go 风格。

这是我想做的事情的一个小玩具(虽然相当长)示例。

package main

import (
    "log"
    "math/rand"
    "time"
)

var source *rand.Rand

type ReqType int

const (
    READ = iota
    WRITE
)

type DbRequest struct {
    Type  int              // request type
    RespC chan *DbResponse // channel for request response
    // content here
}

type DbResponse struct {
    // response here
}

type Db struct {
    // DB here
}

func randomWait() {
    time.Sleep(time.Duration(source.Intn(1000)) * time.Millisecond)
}

func (d *Db) readsHandler(in <-chan *DbRequest) {
    for r := range in {
        id := source.Intn(4000000)
        log.Println("read ", id, " starts")
        randomWait()
        log.Println("read ", id, " ends")
        r.RespC <- &DbResponse{}
    }
}

func (d *Db) writesHandler(r *DbRequest) *DbResponse {
    id := source.Intn(4000000)
    log.Println("write ", id, " starts")
    randomWait()
    log.Println("write ", id, " ends")
    return &DbResponse{}
}

func (d *Db) Start(nReaders int) chan *DbRequest {
    in := make(chan *DbRequest, 100)
    reads := make(chan *DbRequest, nReaders)

    // launch readers
    for k := 0; k < nReaders; k++ {
        go d.readsHandler(reads)
    }

    go func() {
        for r := range in {
            switch r.Type {
            case READ:
                reads <- r
            case WRITE:
                // here we should wait for all reads to
                // be over (how ??)

                r.RespC <- d.writesHandler(r)

                // here writesHandler is blocking,
                // this ensures that no additional
                // read is added in the reads channel
                // before the write is finished
            }
        }
    }()

    return in
}

func main() {
    seed := time.Now().Unix()
    source = rand.New(rand.NewSource(seed))

    blackhole := make(chan *DbResponse, 100)

    d := Db{}
    rc := d.Start(4)
    wc := time.After(3 * time.Second)

    go func() {
        for {
            <-blackhole
        }
    }()

    for {
        select {
        case <-wc:
            return
        default:
            if source.Intn(2) == 0 {
                rc <- &DbRequest{READ, blackhole}
            } else {
                rc <- &DbRequest{WRITE, blackhole}
            }
        }
    }
}

当然，这个例子说明了读/写冲突。

我觉得我正在尝试做一些有点邪恶的事情:使用旨在避免它的结构共享内存......在这一点上，一个明显的解决方案是围绕两种类型的请求处理添加 RWMutex 锁，但也许有一个仅使用 goroutines 和 channel 的聪明解决方案。

Answer 1

为什么不直接使用 RWMutex？它经过优化，非常高效，而且在概念上很简单。只需将一个嵌入到您的 Db 对象中

type Db struct {
    sync.RWMutex
    // DB here
}

你可以这样调用它

db := &Db{}
...
db.Lock()
// do RW operations
db.Unlock()
...
db.RLock()
// do Read operations
db.RUnlock()

我不知道如何使用 channel 获得更好的性能。不过，您可以使用无锁技术获得更好的性能，但我建议先运行您的 RWMutex 版本。

另一个并发问题是 fmt 包写入 stdout 不是线程安全的，您最终会看到乱码输出。请尝试使用 log 包。你可以设置它写到没有日志记录前缀的标准输出，它将确保原子写入。