深入解析 etcd 事务实现（下）—— 深入剖析乐观锁原理和应用实践

2023-10-01 08:09:48

事务在分布式系统中至关重要，它可以确保在并发环境下数据操作的原子性和一致性。etcd 作为分布式键值存储系统，也提供了事务支持。本文在前一篇中介绍了 etcd 中事务的定义、实现方式以及一个事务的具体执行过程。在本文中，我们将继续深入探讨 etcd 中事务的实现细节，重点关注乐观锁的原理和应用实践。

乐观锁概述

乐观锁是一种实现并发控制的机制，它假定在并发操作中，数据不会被其他线程修改。因此，在读取数据时不加锁，只有在更新数据时才进行检查。如果发现数据已被修改，则认为乐观锁不成立，需要重新获取数据并再次尝试更新。乐观锁的优点在于，它可以减少锁的使用，提高并发性能。然而，乐观锁也存在一定的缺点，比如对冲突的处理比较复杂，容易出现死锁。

etcd 中乐观锁的实现

etcd 中的事务实现基于乐观锁。在 etcd 中，每个事务都有一个版本号（version）。当客户端发起一个事务请求时，会将当前的版本号作为请求的一部分发送给 etcd 集群。etcd 集群在收到请求后，会检查请求中的版本号是否与存储的数据的版本号一致。如果一致，则执行事务并更新数据，并将新的版本号返回给客户端。如果版本号不一致，则认为乐观锁不成立，需要客户端重新获取数据并再次尝试更新。

etcd 中乐观锁的实现使用了乐观锁时间戳（Optimistic Timestamp, OT）。OT 是一个单调递增的数字，它与事务的版本号相关联。当客户端发起一个事务请求时，etcd 会为该事务生成一个 OT 并将其作为请求的一部分发送给 etcd 集群。etcd 集群在收到请求后，会检查请求中的 OT 是否大于存储的数据的 OT。如果大于，则执行事务并更新数据，并将新的 OT 返回给客户端。如果 OT 小于等于存储的数据的 OT，则认为乐观锁不成立，需要客户端重新获取数据并再次尝试更新。

乐观锁的优缺点

乐观锁是一种相对轻量级的并发控制机制，它具有以下优点：

减少锁的使用，提高并发性能。
避免死锁。
实现简单。

但是，乐观锁也存在以下缺点：

对冲突的处理比较复杂。
容易出现ABA问题。

ABA 问题是指同一个数据项在同一时间被修改了两次，导致乐观锁不成立。例如，假设一个数据项 A 的值为 1，客户端 1 读取 A 的值并将其修改为 2，此时客户端 2 也读取 A 的值并将其修改为 3。然后，客户端 1 将修改后的值 2 写入数据库，此时乐观锁检查通过，因为 A 的值从 1 变为 2 是合法的。然而，客户端 2 随后将修改后的值 3 写入数据库，此时乐观锁检查也通过，因为 A 的值从 2 变为 3 也是合法的。这样就导致了数据项 A 的值从 1 变为 3，而客户端 2 的修改被覆盖了。