PostgreSQL 的 pg_advisory_lock 函数

PostgreSQL 的 pg_advisory_lock 函数

pg_advisory_lock 是 PostgreSQL 提供的一种应用级锁机制，它不锁定具体的数据库对象（如表或行），而是通过数字键值来协调应用间的并发控制。

锁的基本概念

PostgreSQL 提供两种咨询锁(advisory lock)：

1. 会话级咨询锁：锁在会话结束时自动释放
2. 事务级咨询锁：锁在事务结束时自动释放

主要函数列表

函数详解

1 pg_advisory_lock(key bigint)

功能：获取一个会话级别的咨询锁（如果锁已被其他会话持有，则阻塞等待）

参数：

• key：64位整数锁标识

示例：

SELECT pg_advisory_lock(123456);
-- 执行需要同步的操作
SELECT pg_advisory_unlock(123456);

2 pg_try_advisory_lock(key bigint)

功能：尝试获取会话级咨询锁（非阻塞，立即返回成功与否）

返回值：boolean（true表示获取成功）

示例：

DO $$
BEGIN
  IF pg_try_advisory_lock(123456) THEN
    RAISE NOTICE 'Lock acquired, performing work...';
    -- 执行受保护的操作
    PERFORM pg_advisory_unlock(123456);
  ELSE
    RAISE NOTICE 'Could not acquire lock, skipping...';
  END IF;
END $$;

3 pg_advisory_xact_lock(key bigint)

功能：获取事务级咨询锁（锁在事务结束时自动释放）

示例：

BEGIN;
SELECT pg_advisory_xact_lock(123456);
-- 执行需要同步的操作
COMMIT; -- 锁自动释放

4 pg_try_advisory_xact_lock(key bigint)

功能：尝试获取事务级咨询锁（非阻塞）

示例：

BEGIN;
SELECT pg_try_advisory_xact_lock(123456);
-- 无论是否获取成功都继续执行
COMMIT;

锁的键值设计

咨询锁使用64位整数作为键值，有两种使用方式：

1. 单键模式：使用一个64位整数

   SELECT pg_advisory_lock(123456789);
   

2. 双键模式：使用两个32位整数组合

   SELECT pg_advisory_lock(123, 456);
   

实际应用场景

场景1：防止定时任务重复执行

-- 在定时任务开始时检查锁
DO $$
BEGIN
  IF NOT pg_try_advisory_xact_lock(987654) THEN
    RAISE NOTICE 'Task is already running in another process';
    RETURN;
  END IF;
  
  RAISE NOTICE 'Starting scheduled task...';
  -- 执行定时任务逻辑
  -- ...
  
  COMMIT; -- 锁自动释放
END $$;

场景2：应用级分布式锁

-- 应用1获取锁
SELECT pg_advisory_lock(555555) FROM my_table WHERE id = 1;

-- 应用2尝试获取同样的锁
SELECT pg_try_advisory_lock(555555); -- 返回false

-- 应用1释放锁
SELECT pg_advisory_unlock(555555);

场景3：确保单实例初始化

-- 系统初始化时确保只执行一次
DO $$
BEGIN
  -- 尝试获取锁，等待最多5秒
  FOR i IN 1..5 LOOP
    IF pg_try_advisory_lock(1357924680) THEN
      -- 检查是否已经初始化
      IF NOT EXISTS (SELECT 1 FROM system_status WHERE initialized = true) THEN
        -- 执行初始化
        INSERT INTO system_status(initialized) VALUES (true);
        RAISE NOTICE 'System initialized successfully';
      ELSE
        RAISE NOTICE 'System already initialized';
      END IF;
      
      -- 显式释放锁（虽然会话结束会自动释放）
      PERFORM pg_advisory_unlock(1357924680);
      RETURN;
    END IF;
    PERFORM pg_sleep(1); -- 等待1秒
  END LOOP;
  
  RAISE EXCEPTION 'Could not acquire initialization lock after 5 seconds';
END $$;

监控咨询锁

查看当前持有的咨询锁

SELECT locktype, classid, objid, objsubid, mode, granted
FROM pg_locks
WHERE locktype = 'advisory';

查看所有咨询锁（包括已授予和等待的）

SELECT pid, locktype, mode, granted, fastpath, virtualtransaction
FROM pg_locks 
WHERE locktype = 'advisory';

注意事项

1. 锁释放：

   • 会话级锁必须显式释放或会话结束自动释放
   • 事务级锁在事务结束时自动释放

2. 死锁风险：

   • 按固定顺序获取多个咨询锁以避免死锁
   • 使用 pg_try_advisory_lock 可以降低死锁风险

3. 性能影响：

   • 咨询锁比表锁/行锁更轻量级
   • 大量使用仍可能影响性能

4. 集群环境：

   • 咨询锁只在单个PostgreSQL实例内有效
   • 不适用于跨多个数据库实例的协调

5. 锁标识管理：

   • 建议在应用中集中管理锁标识
   • 使用有意义的常量而非魔法数字

高级用法

超时获取锁

DO $$
DECLARE
  lock_acquired BOOLEAN := false;
  timeout INTERVAL := '5 seconds';
  start_time TIMESTAMP := clock_timestamp();
BEGIN
  WHILE (clock_timestamp() - start_time) < timeout LOOP
    IF pg_try_advisory_lock(424242) THEN
      lock_acquired := true;
      EXIT;
    END IF;
    PERFORM pg_sleep(0.1); -- 等待100ms
  END LOOP;
  
  IF lock_acquired THEN
    RAISE NOTICE 'Lock acquired after %', clock_timestamp() - start_time;
    -- 执行受保护的操作
    PERFORM pg_advisory_unlock(424242);
  ELSE
    RAISE EXCEPTION 'Could not acquire lock within timeout';
  END IF;
END $$;

使用咨询锁实现队列

-- 生产者
SELECT pg_advisory_lock(987); -- 全局写锁

-- 插入队列项
INSERT INTO job_queue(job_data) VALUES ('some data');

SELECT pg_advisory_unlock(987);

-- 消费者
SELECT pg_advisory_lock(988); -- 全局读锁

-- 获取并锁定一个作业
UPDATE job_queue 
SET status = 'processing', 
    worker_id = pg_backend_pid(),
    claimed_at = NOW()
WHERE id = (
  SELECT id 
  FROM job_queue 
  WHERE status = 'pending' 
  ORDER BY created_at 
  LIMIT 1
)
RETURNING *;

SELECT pg_advisory_unlock(988);

pg_advisory_lock 是 PostgreSQL 强大的应用级同步机制，合理使用可以解决复杂的并发控制问题，但需要谨慎设计以避免死锁和性能问题。