面试题：Rust RwLock的性能优化场景分析

Question

在一个高并发读多写少的场景中，使用Rust的RwLock，你会采取哪些措施来进一步优化并发性能？如果遇到写操作长时间等待读操作完成的情况，你该如何解决？

Answer 1

优化并发性能措施

1. 减少读锁持有时间：
   • 尽量将只读操作中与读锁无关的逻辑提前执行，只在需要读取共享数据时获取读锁。例如，如果需要对共享数据进行一些计算，先计算好需要的参数，再获取读锁读取数据进行最终计算。
   • 避免在持有读锁期间进行长时间运行的任务，如网络I/O、磁盘I/O等。如果有这类操作，尽量将其移到读锁之外执行，仅在需要读取共享数据时获取读锁。
2. 批量操作：
   • 对于读操作，可以尝试进行批量读取。如果应用场景允许，一次性获取多个需要的数据，而不是多次获取读锁进行单个数据的读取。这样可以减少获取读锁的次数，从而提高并发性能。
   • 对于写操作，如果有多个写操作需要连续执行，可以考虑在持有写锁期间进行批量写入，减少写锁获取和释放的开销。
3. 使用更细粒度的锁：
   • 如果共享数据可以按照某种逻辑进行划分，例如按照数据的类别、用户ID等，可以使用多个RwLock分别对不同部分的数据进行保护。这样不同部分的数据可以同时被读取或写入，提高并发性能。但要注意合理划分，避免划分过细导致锁管理成本过高。

解决写操作长时间等待读操作完成的情况

1. 设置写操作优先级：
   • 可以通过自定义一个机制来实现。例如，维护一个等待写操作的队列，当有读操作请求获取读锁时，检查是否有等待的写操作。如果有，则暂时拒绝读锁请求，直到写操作完成。
   • 具体实现可以使用条件变量（Condvar）。当写操作到达时，它可以通知等待读锁的线程暂时等待，直到写操作完成。同时，写操作线程在完成写操作后，通知等待的读操作线程可以获取读锁。
2. 使用公平锁策略：
   • 实现一个公平的RwLock变体，确保写操作不会被无限期阻塞。在这种策略下，读锁和写锁的获取按照请求的顺序进行，避免读操作一直抢占锁资源导致写操作饥饿。
   • 这可以通过维护一个锁请求队列来实现，每个请求（读或写）都加入到队列中，按照队列顺序获取锁。当写操作请求到达时，它会按照顺序在适当的时候获取锁，而不会因为持续有读操作而一直等待。