MongoDB：实现读/写锁（互斥锁）
我需要为MongoDB实现一些锁定机制，以防止数据不一致，但允许脏读。
条件：
获取WRITE锁才有可能，如果没有READ锁和无WRITE锁。
只有在没有WRITE锁的情况下才能获取READ锁。
单个文档上可以有许多并行READ锁。
必须有某种超时机制：如果（由于某种原因）一些进程没有释放它的锁，那么应用程序必须能够恢复。
通过简单地忽略查询中的所有锁，脏读是可能的。
（ WRITE过程的饥饿不是这个话题的一部分）
为什么READ和WRITE锁定/为什么不仅使用WRITE锁定：
我们假设，我们有2个集合： contacts和categories 。 这是一种nm关系，每个联系人都有一个类别ID数组。
READ锁定：向联系人添加类别时，我们必须确保此类别不会被删除（这需要WRITE锁，请参阅下文）。 由于同一文档上可能有多个READ锁，所以多个进程可以将此单个类别添加到多个联系人。
WRITE锁定：删除类别时，我们必须先从所有联系人中删除类别ID。 在此操作正在运行时，我们必须确保无法将此类别添加到任何联系人（此操作需要READ锁定）。 之后，我们可以安全地删除类别文档。
这样，总是会有一致的状态。
超时：
这是最难的部分。 我已经尝试过两次实施，但总是发现一些问题，这似乎很难解决。
基本思想：每一个获得的锁都带有一个时间戳，直到这个锁有效。 如果此时间戳过去，我们可以忽略该锁定。 当一个进程完成任务时，它应该删除它的锁。
最大的挑战是拥有多个READ锁，每个READ锁都有其自己的超时，但多个READ锁可以具有相同的超时值。 当释放一个READ锁时，它只能释放它自己，所有其他的READ锁必须被保留。
我最后的实现：
{
_id: 1234,
lock: {
read: [
ISODate("2015-06-26T12:00:00Z")
],
write: null
}
}
lock.read可以包含元素，也可以设置lock.write 。 一定不可能有两套！
查询：
对此的查询没问题，有些可能会更容易一些（特别是“释放读取锁定”）。 但向他们展示的主要原因是我仍然不确定我是否没有遗漏任何东西。
前言：
ISODate("now")是当前时间。 它用于忽略所有过期的锁。 它也用于删除所有过期的读锁。 ISODate("lock expiration")用于指示此锁何时到期并可以被忽略/删除。 （例如， now + 5 seconds ） 获取READ锁定：
如果没有有效的写入锁定，请插入读取锁定。
update(
{
_id: 1234,
$or: [
{ 'lock.write': null },
{ 'lock.write': { $lt: ISODate("now") } }
]
},
{
$set: { 'lock.write': null },
$push: { 'lock.read': ISODate("lock expiration") }
}
)
获取WRITE锁定：
如果没有有效的读取锁定并且没有有效的写入锁定，则设置写入锁定。
update(
{
_id: 1234,
$and: [
$or: [
{ 'lock.read':{ $size: 0 } },
{ 'lock.read':{ $not: { $gte: ISODate("now") } } }
],
$or: [
{ 'lock.write': null },
{ 'lock.write': { $lt: ISODate("now") } }
]
]
},
{
$set: {
'lock.read': [],
'lock.write': ISODate("lock expiration")
}
}
)
释放READ锁定：
使用其过期时间戳删除获取的读锁。
update(
{
_id: 1234,
'lock.read': ISODate("lock expiration")
},
{
$unset: { 'lock.read.$': null }
}
)
update(
{
_id: 1234,
},
{
$pull: { 'lock.read': { $lt: ISODate("now") } }
}
)
update(
{
_id: 1234
},
{
$pull: { 'lock.read': null }
}
)
（如果多个进程获得READ锁定， lock.read数组可能包含多个相同的时间戳，尽管我们只需要移除一个时间戳，这对于$pull不起作用，但是使用位置操作符$ 。使用额外的更新删除所有过期的锁。我尝试了一些东西，但无法将其减少到2甚至1次更新。）
释放WRITE锁定：
删除写日志。 这里应该没什么可检查的。
update(
{
_id: 1234
},
{
$set: { 'lock.write': null }
}
)
编辑1：简化获取READ和WRITE查询
{ $not: { $gte: ISODate("now") } }将只匹配，如果该字段不包含任何$gte: ISODate("now") 虽然它会匹配null和不存在的字段以及一个空数组。
获取READ锁定：
update(
{
_id: 1234,
'lock.write': { $not: { $gte: ISODate("now") } }
},
{
$set: { 'lock.write': null },
$push: { 'lock.read': ISODate("lock expiration") }
}
)
获取WRITE锁定：
update(
{
_id: 1234,
'lock.write': { $not: { $gte: ISODate("now") } },
'lock.read': { $not: { $gte: ISODate("now") } }
},
{
$set: {
'lock.read': [],
'lock.write': ISODate("lock expiration")
}
}
)
但仍然不知道关于“释放READ锁定”查询...
我想到了一些有超时时间戳和锁计数的元组。 但是，这个问题伴随着READ锁定查询。
编辑2：不同的数据结构更容易释放READ锁
{
_id: 1234,
lock: {
read: [
{ timeout: ISODate("2015-06-26T12:00:00Z"), process: ObjectId("...") }
],
write: null
}
}
这是有效的，因为ObjectId由时间戳，机器ID，进程ID和计数器组成。 这样就不可能创建多个相同的ObjectIds 。 长话短说：
当获取READ锁时，我们插入一个由超时时间戳和唯一ObjectId组成的文档。 释放它时，我们使用这个组合从阵列中移除它。 所以唯一有趣的查询是：
Aquire WRITE锁定：
update(
{
_id: 1234,
'lock.write': { $not: { $gte: 4 } },
'lock.read.timeout': { $not: { $gte: 4 } }
},
{
$set: {
'lock.read': [],
'lock.write': ISODate("lock expiration")
}
}
)
释放READ锁定：
update(
{
_id: 1234,
},
{
$pull: {
'lock.read': {
$or: [
{ 'timeout': ISODate("lock expiration"), process: ObjectId("...") },
{ 'timeout': { $lt: ISODate("now") } }
]
}
}
}
)
正如您所看到的，我们现在只需要一个查询就可以清除锁定，清除所有超时锁定。
唯一的进程标识符非常重要，因为没有它， $pull操作可以删除另一个进程的锁定，如果它获取了具有相同超时值的锁定。
下一步是摆脱process字段，只使用一个ObjectId ，它应该能够保存timeout部分。 （例如，Mongodb：从mongo shell中的ObjectId执行日期范围查询）
问题：
这是一个使用MongoDB的有效和无懈可击的实现吗？
如果“是”：我可以以某种方式改善它吗？ （至少“Release READ锁定”部分）
如果“否”：它有什么问题？ 我错过了什么？
在此先感谢您的帮助！
链接地址: http://www.djcxy.com/p/41807.html