基于Mongodb分布式锁解决定时任务并发执行问题

分布式系统中，多台应用服务器可能同时执行同一个定时任务，导致重复执行或者并发执行的问题。为了解决此类问题，我们可以考虑使用分布式锁机制来协调不同服务器之间的定时任务执行。

Mongodb是一个分布式文档数据库，它支持分布式锁机制，可以很方便地用于解决上述问题。

具体操作步骤如下：

连接 Mongodb 数据库

使用 Python 语言作为示例，首先需要安装 pymongo 模块，并连接到 Mongodb 数据库。

import pymongo

client = pymongo.MongoClient(host='localhost', port=27017)
db = client['test']

创建集合并建立索引

在 Mongodb 中，创建一个集合，并在该集合上建立一个唯一索引。

collection = db['cron_task']

# 建立唯一索引
collection.create_index('name', unique=True)

使用分布式锁

在定时任务开始执行的时候，使用 Mongodb 的 findAndModify() 方法进行分布式锁的获取。该方法在并发环境下可以保证原子性，避免出现多个进程同时获取锁的情况。

def acquire_lock(name):
    """
    获取分布式锁
    """
    collection = db['cron_task']
    while True:
        try:
            result = collection.find_and_modify(
                query={'name': name},
                update={'$set': {'locked': True}},
                new=True
            )
            if result is not None:
                return True
        except pymongo.errors.DuplicateKeyError:
            pass

释放分布式锁

在定时任务执行完成之后，需要释放分布式锁。

def release_lock(name):
    """
    释放分布式锁
    """
    collection = db['cron_task']
    collection.update({'name': name}, {'$set': {'locked': False}})

示例说明：

情境描述

假设有两台服务器 S1 和 S2 同时执行名为 task 的定时任务，为了避免两台机器同时执行同一个任务，使用 Mongodb 分布式锁进行同步。

具体操作步骤

在执行定时任务的时候，分别调用 acquire_lock() 方法获取分布式锁，如果返回 True，则可以继续执行任务；执行完任务后，调用 release_lock() 方法释放分布式锁。

def task():
    """
    定时任务
    """
    if acquire_lock('task'):
        # 执行任务
        ...
        # 释放锁
        release_lock('task')

情境描述

假设现在有 10 台服务器需要处理一个数据导入任务，需要保证每台服务器导入的数据都不一样，且所有服务器导入的数据总量相同。

具体操作步骤

在执行数据导入任务时，首先需要使用 acquire_lock() 方法获取分布式锁，用于协调不同服务器之间的执行顺序，并保证每台服务器导入的数据都不一样。

其次，根据服务器数量和数据总量，计算出每台服务器需要导入的数据量，并将数据量存储在 Mongodb 中。在导入数据时，每次从 Mongodb 中取出需要导入的数据量。

如果取出的数据量为 0，则说明所有数据已经被导入。此时需要释放分布式锁，任务执行结束。

def import_data():
    """
    数据导入任务
    """
    if acquire_lock('import_data'):
        # 计算每台服务器需要导入的数据量
        server_count = 10
        total_count = 1000
        per_server_count = total_count // server_count

        # 存储导入任务状态
        collection = db['import_data_status']
        collection.insert_one({'name': 'import_data', 'count': total_count})

        # 分配导入任务
        import_count = collection.find_and_modify(
            query={'name': 'import_data', 'count': {'$gt': 0}},
            update={'$inc': {'count': -per_server_count}},
            new=True
        )
        if import_count is not None:
            # 导入数据
            data = get_data(import_count)
            ...

            # 释放锁
            release_lock('import_data')
        else:
            # 释放锁
            release_lock('import_data')

以上是使用 Mongodb 分布式锁解决定时任务并发执行问题的具体流程，其中第一条示例是为避免不同服务器之间重复执行同一个任务，第二条示例是为了将一个数据导入任务分配到多台服务器上进行并发执行。

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