用golang实现mongodb数据库连接池-高级篇-协程安全

  • 版本
    golang -- 1.12.4
    mongodb -- 4.0
    go driver -- 1.0.0

  • 简介

在上一篇《用golang实现mongodb数据库连接池-基本篇》我们实现了mongodb的golang driver按序使用的基本版,但还需要进一步提升效率和高并发安全。本篇张实现高效率协程安全版。

  • data race

什么是data race,考虑如下代码:

var balance int
func Deposit(amount int){ balance = balance + amount}
func Balance() int { return balance}

//Alice:
go func(){
    bank.Deposit(200)                // A1
    fmt.Println("=", bank.Balance()) // A2
}()

//Bob
go bank.Deposit(100)                  // B

当alice和bob同时执行如上的操作,最后的存款有几种可能性?
根据直觉会有3种可能:

alice first bob first alice/bob/alice
0 0 0
A1 200 B 100 A1 200
A2 "=200" A1 300 B 300
B 300 A2 "=300" A2 "=300"

这个结果最后存款都是剩余300似乎也没什么问题,但是这里还有第4种可能,那就是bob的存款操作发生在A1的balance + amount之后,但是在A1的balance =之前,那么会出现什么?

Data | race
:-: | :-: | :-
| 0 |
A1r | 0 | ...=balance + amount
B | 100 |
A1w | 200 | balace = ...
A2 | "=200" |

现在Alice账户剩余200,在data race中100被程序冲掉。

  • 设计
    我们使用mutual exclusion的方式进行协程安全设计,具体请参见《golang实现协程安全的几种方式》

  • 核心代码

const(
    MAX_CONNECTION = 10
    INITIAL_CONNECTION = 4
    AVAILABLE = false
    USED = true

)

/*
代码取了一个巧,用实际存放数据库指针的大小ClientPool.size和mongodata.flag来表示上述a,b两个状态
如果mongodata.flag都为USED,那么需要新申请个数据库连接: size++
clientList: the client pool
clientAvailable: the available flag, means the location and available flag in the  client pool
size: the size of allocated client pool <= MAX_CONNECTION
*/
type mongodata struct{
    client *mongo.Client
    pos int
    flag bool

}

type ClientPool struct{
    clientList [MAX_CONNECTION]mongodata
    size int
}

//create a new database connection to the pool
func (cp *ClientPool) allocateCToPool(pos int) (err error){
    cp.clientList[pos].client, err = Dbconnect()
    if err != nil {
        utils.Logger.SetPrefix("WARNING ")
        utils.Logger.Println("allocateCToPool - allocateCToPool failed,position: ", pos, err)
        return err
    }

    cp.clientList[pos].flag = USED
    cp.clientList[pos].pos = pos
    return nil
}

//apply a connection from the pool
func (cp *ClientPool) getCToPool(pos int){
    cp.clientList[pos].flag = USED
}

//free a connection back to the pool
func (cp *ClientPool) putCBackPool(pos int){
    cp.clientList[pos].flag = AVAILABLE
}

//program apply a database connection
func GetClient() (mongoclient *mongodata,  err error) {
    mu.RLock()
    for i:=1; i

这样我们就完成了一个高效率协程安全的设计,完整代码地址: https://github.com/kmnemon/golang-mongodb-pool

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