gorm操作sqlite3，高并发读写如何避免锁库？

1. 场景

这两天一直被这个sqlit3困扰，起因是项目中需要有这样一个中间，中间件承担着API角色和流量转发的角色，需要接收来自至少300个agent的请求数据，和健康检测的请求。 所以当即想到用go来实现，因为数据教训，不考虑使用pg大型数据库，所以就选择了轻量化的sqlite数据库。程序很快就开发完了。上线，运行几个节点，数据读写都未发生异常，但是当测试数据到达一定量级后，会出现database is locked错误。 查了些资料，大意是sqlite并发读支持不错，但是并发写就不太友好，所以有了此次的实践。

ps: 部分代码来自于chatGPT,不得不说chatGPT太香了。

在 Gorm 中操作 SQLite3数据库时，由于 SQLite3 的写锁机制是针对整个数据库而不是单个表或行，因此高并发读写可能会导致锁库的情况。

2. 如何避免

为了避免锁库问题，可以采用以下几种方法：

1. 使用 WAL 模式

   使用 SQLite3 的 WAL（Write-Ahead Logging）模式可以显著降低锁库的概率。在 WAL 模式下，读操作不会阻塞写操作，写操作也不会阻塞读操作，因此可以实现高并发的读写操作。

   可以在 Gorm 中使用以下代码开启 WAL 模式：

   import "gorm.io/driver/sqlite"
    db, err := gorm.Open(sqlite.Open("test.db"), &gorm.Config{
        DSN: "mode=wal",
    })
    
    // 上面这种参数设置方式已经不适用新的设置方法如下
    if Inst, err = gorm.Open(sqlite.Open(dsn), gormConfig); err == nil {
                // 启用 WAL 模式
                _ = Inst.Exec("PRAGMA journal_mode=WAL;")
                //_ = Inst.Exec("PRAGMA journal_size_limit=104857600;")
              //_ = Inst.Exec("PRAGMA busy_timeout=999999;")
    }

2. 合理控制事务范围

   在进行高并发读写操作时，需要注意事务范围的控制，尽可能缩小事务的范围，减少写锁的占用时间。例如，在进行批量写入操作时，可以将每次写入拆分为多个事务，以减少写锁的占用时间。

3. 使用缓存

   使用缓存可以减少对数据库的读操作，从而减少锁库的概率。可以使用第三方缓存库（如 Redis）来实现缓存功能。

4. 增加数据库连接数

   增加数据库连接数可以提高数据库的并发处理能力，减少锁库的概率。可以在 Gorm 中使用以下代码来增加数据库连接数：

   import "gorm.io/driver/sqlite"
    
   db, err := gorm.Open(sqlite.Open("test.db"), &gorm.Config{})
    
   sqlDB, dbError := db.DB()
   if dbError != nil {
       return nil, fmt.Errorf("failed to create sqlDB")
   }
    
   // SetMaxIdleConns 设置空闲连接池中连接的最大数量
   sqlDB.SetMaxIdleConns(10)
    
   // SetMaxOpenConns 设置打开数据库连接的最大数量。
   sqlDB.SetMaxOpenConns(100)'
   

   需要注意的是，增加连接数也会增加服务器的负载，因此需要根据实际情况进行调整。

   综上所述，通过采用合适的锁机制、事务控制、缓存和连接数设置等措施，可以有效避免 SQLite3 数据库的锁库问题。

3. 完整的代码示例

1. 示例1：

   下面是一个完整的 Gorm 操作 SQLite3 数据库的代码示例，其中包括开启 WAL 模式、控制事务范围、使用缓存和增加数据库连接数等措施，以避免锁库问题。

   import (
       "gorm.io/driver/sqlite"
       "gorm.io/gorm"
       "time"
   )
    
   // 定义模型结构体
   type User struct {
       ID        uint
       Name      string
       Age       uint8
       CreatedAt time.Time
       UpdatedAt time.Time
   }
    
   // 初始化数据库连接
   func InitDB() (*gorm.DB, error) {
       db, err := gorm.Open(sqlite.Open("test.db"), &gorm.Config{
           // 开启 WAL 模式
           DSN: "mode=wal",
           // 增加最大连接数为 100
           MaxOpenConns: 100,
       })
       if err != nil {
           return nil, err
       }
       // 设置数据库连接池参数
       sqlDB, err := db.DB()
       if err != nil {
           return nil, err
       }
       sqlDB.SetMaxIdleConns(10)
       sqlDB.SetMaxOpenConns(100)
       sqlDB.SetConnMaxLifetime(time.Hour)
    
       return db, nil
   }
    
   // 定义批量写入函数
   func BatchInsertUsers(db *gorm.DB, users []User) error {
       // 每次写入 1000 条数据
       batchSize := 1000
       batchCount := (len(users) + batchSize - 1) / batchSize
       for i := 0; i < batchCount; i++ {
           start := i * batchSize
           end := (i + 1) * batchSize
           if end > len(users) {
               end = len(users)
           }
           batch := users[start:end]
           // 启用事务
           tx := db.Begin()
           if err := tx.Error; err != nil {
               return err
           }
           if err := tx.Create(&batch).Error; err != nil {
               tx.Rollback()
               return err
           }
           // 提交事务
           if err := tx.Commit().Error; err != nil {
               return err
           }
       }
       return nil
   }
    
   // 查询用户信息
   func GetUsers(db *gorm.DB) ([]User, error) {
       var users []User
       // 使用缓存，减少对数据库的读操作
       err := db.Cache(&users).Find(&users).Error
       if err != nil {
           return nil, err
       }
       return users, nil
   }
    
   // 示例代码
   func main() {
       // 初始化数据库连接
       db, err := InitDB()
       if err != nil {
           panic(err)
       }
       defer db.Close()
    
       // 批量插入数据
       users := []User{}
       for i := 0; i < 100000; i++ {
           user := User{
               Name:      "user_" + string(i),
               Age:       uint8(i % 100),
               CreatedAt: time.Now(),
               UpdatedAt: time.Now(),
           }
           users = append(users, user)
       }
       err = BatchInsertUsers(db, users)
       if err != nil {
           panic(err)
       }
    
       // 查询数据
       users, err = GetUsers(db)
       if err != nil {
           panic(err)
       }
       for _, user := range users {
           fmt.Println(user)
       }
   }

2. 示例2：使用 WAL 模式和事务控制来避免锁库问题：

   package main
    
   import (
       "fmt"
       "gorm.io/driver/sqlite"
       "gorm.io/gorm"
   )
    
   type User struct {
       ID   uint
       Name string
   }
    
   func main() {
       // 创建 SQLite3 数据库连接
       db, err := gorm.Open(sqlite.Open("test.db"), &gorm.Config{
           // 开启 WAL 模式
           DSN: "mode=wal",
       })
       if err != nil {
           panic("failed to connect database")
       }
       // 设置连接池大小
       sqlDB, err := db.DB()
       if err != nil {
           panic("failed to set database pool size")
       }
       sqlDB.SetMaxIdleConns(10)
       sqlDB.SetMaxOpenConns(100)
    
       // 自动迁移 User 模型对应的表
       err = db.AutoMigrate(&User{})
       if err != nil {
           panic("failed to migrate table")
       }
    
       // 并发写入 1000 条数据
       for i := 0; i < 1000; i++ {
           go func(i int) {
               err := db.Transaction(func(tx *gorm.DB) error {
                   user := User{Name: fmt.Sprintf("user_%d", i)}
                   result := tx.Create(&user)
                   return result.Error
               })
               if err != nil {
                   fmt.Printf("failed to write data: %v\n", err)
               }
           }(i)
       }
    
       // 并发读取数据
       for i := 0; i < 1000; i++ {
           go func() {
               var users []User
               err := db.Transaction(func(tx *gorm.DB) error {
                   result := tx.Find(&users)
                   return result.Error
               })
               if err != nil {
                   fmt.Printf("failed to read data: %v\n", err)
               } else {
                   fmt.Printf("read %d records\n", len(users))
               }
           }()
       }
    
       // 等待 10 秒钟，以便所有的写入和读取操作都完成
       time.Sleep(10 * time.Second)
   }   

   在这个代码示例中，我们首先使用 gorm.Open 函数创建了一个 SQLite3 数据库连接，并设置了连接池大小和 WAL 模式。然后，我们使用 d b.AutoMigrate 函数自动迁移 User 模型对应的表。

   接着，我们在循环中并发地写入 1000 条数据，并使用事务控制来控制事务的范围。每个写入操作都会创建一个 User 对象，并使用 tx.Create 函数将其写入数据库。

   然后，我们在另一个循环中并发地读取数据，并使用事务控制来控制事务的范围。每个读取操作都会使用 tx.Find 函数从数据库中读取所有的 User 记录，并打印出读取的记录数。

   最后，我们等待 10 秒钟，以便所有的写入和读取操作都完成。在这个示例中，我们使用了并发的写入和读取