別再糾結(jié)Redis/zookeeper,告訴你分布式鎖的正確解決方案

1 秒殺場(chǎng)景下的數(shù)據(jù)一致性問題

某商品庫(kù)存10，A想買6，B想買5。

1.1 做夢(mèng)

A先買走6，庫(kù)存剩4，此時(shí)B應(yīng)該無法購(gòu)買5，給出數(shù)量不足提示

1.2 現(xiàn)實(shí)

AB獲取到商品都剩10，A買走6，在A更新庫(kù)存前，B又買走5，此時(shí)B更新庫(kù)存，商品還剩5。

1.3 想當(dāng)然地解決方案

給共享資源或?qū)蚕碣Y源的操作加鎖，來保證對(duì)資源的訪問互斥。利用ReentrantLcok或者synchronized即可。

但是在分布式系統(tǒng)中，由于分布式系統(tǒng)的分布性，這兩種鎖將失去原有鎖的效果。

必須使用分布式鎖。

2 分布式鎖的要求

獲取/釋放鎖的性能好

獲得鎖必須是原子性的

網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)或者宕機(jī)等原因?qū)е聼o法釋放鎖時(shí)，鎖必須被清除，不然會(huì)發(fā)生死鎖

可重入

阻塞鎖和非阻塞鎖，阻塞鎖即沒有獲取到鎖，則繼續(xù)等待獲取鎖；非阻塞鎖即沒有獲取到鎖后，不繼續(xù)等待，直接返回鎖失敗。

3 分布式鎖實(shí)現(xiàn)方式

一、數(shù)據(jù)庫(kù)鎖

基于MySQL鎖表

完全依靠數(shù)據(jù)庫(kù)唯一索引來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)想要獲得鎖時(shí)，即向數(shù)據(jù)庫(kù)中插入一條記錄，釋放鎖時(shí)就刪除這條記錄

這種方式存在以下問題：

鎖沒有失效時(shí)間，解鎖失敗會(huì)導(dǎo)致死鎖，其他線程無法再獲取到鎖，因?yàn)槲ㄒ凰饕齣nsert都會(huì)返回失敗

只能是非阻塞鎖，insert失敗直接就報(bào)錯(cuò)了，無法進(jìn)入隊(duì)列進(jìn)行重試

不可重入，同一線程在沒有釋放鎖之前無法再獲取到鎖

采用樂觀鎖

增加版本號(hào),根據(jù)版本號(hào)來判斷更新之前有沒有其他線程更新過，如果被更新過，則獲取鎖失敗

二、緩存鎖

這里主要是幾種基于redis的

基于setnx、expire

基于setnx（set if not exist）的特點(diǎn)，當(dāng)緩存里key不存在時(shí)，才會(huì)去set，否則直接返回false

如果返回true則獲取到鎖，否則獲取鎖失敗，為了防止死鎖，我們?cè)儆胑xpire命令對(duì)這個(gè)key設(shè)置一個(gè)超時(shí)時(shí)間來避免。

但是這里看似完美，實(shí)則有缺陷，當(dāng)我們setnx成功后，線程發(fā)生異常中斷，expire還沒來的及設(shè)置，那么就會(huì)產(chǎn)生死鎖。

解決上述問題有兩種方案

采用redis2.6.12版本以后的set，它提供了一系列選項(xiàng)

EX seconds – 設(shè)置鍵key的過期時(shí)間，單位時(shí)秒

PX milliseconds – 設(shè)置鍵key的過期時(shí)間，單位時(shí)毫秒

NX – 只有鍵key不存在的時(shí)候才會(huì)設(shè)置key的值

XX – 只有鍵key存在的時(shí)候才會(huì)設(shè)置key的值

第二種采用setnx()，get()，getset()

(1) 線程Asetnx，值為超時(shí)的時(shí)間戳(t1)，如果返回true，獲得鎖。

(2) 線程B用get 命令獲取t1，與當(dāng)前時(shí)間戳比較，判斷是否超時(shí)，沒超時(shí)false，如果已超時(shí)執(zhí)行步驟3

(3) 計(jì)算新的超時(shí)時(shí)間t2，使用getset命令返回t3(這個(gè)值可能其他線程已經(jīng)修改過)，如果t1==t3,獲得鎖,如果t1!=t3說明鎖被其他線程獲取了

(4) 獲取鎖后，處理完業(yè)務(wù)邏輯，再去判斷鎖是否超時(shí)，如果沒超時(shí)刪除鎖，如果已超時(shí)，不用處理（防止刪除其他線程的鎖）

RedLock算法

zookeeper分布式鎖

zookeeper是一個(gè)為分布式應(yīng)用提供一致性服務(wù)的軟件，它內(nèi)部是一個(gè)分層的文件系統(tǒng)目錄樹結(jié)構(gòu)，規(guī)定統(tǒng)一個(gè)目錄下只能有一個(gè)唯一文件名

數(shù)據(jù)模型

永久節(jié)點(diǎn)

節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建后，不會(huì)因?yàn)闀?huì)話失效而消失

臨時(shí)節(jié)點(diǎn)

與永久節(jié)點(diǎn)相反，如果客戶端連接失效，則立即刪除節(jié)點(diǎn)

順序節(jié)點(diǎn)

與上述兩個(gè)節(jié)點(diǎn)特性類似，如果指定創(chuàng)建這類節(jié)點(diǎn)時(shí)，zk會(huì)自動(dòng)在節(jié)點(diǎn)名后加一個(gè)數(shù)字后綴，并且是有序的

##監(jiān)視器（watcher）：

當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，可以注冊(cè)一個(gè)該節(jié)點(diǎn)的監(jiān)視器，當(dāng)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，watch被觸發(fā)時(shí)，ZooKeeper將會(huì)向客戶端發(fā)送且僅發(fā)送一條通知，因?yàn)閣atch只能被觸發(fā)一次

根據(jù)zookeeper的這些特性來實(shí)現(xiàn)分布式鎖

創(chuàng)建一個(gè)鎖目錄lock

希望獲得鎖的線程A就在lock目錄下，創(chuàng)建臨時(shí)順序節(jié)點(diǎn)

獲取鎖目錄下所有的子節(jié)點(diǎn)，然后獲取比自己小的兄弟節(jié)點(diǎn)，如果不存在，則說明當(dāng)前線程順序號(hào)最小，獲得鎖

線程B獲取所有節(jié)點(diǎn)，判斷自己不是最小節(jié)點(diǎn)，設(shè)置監(jiān)聽(watcher)比自己次小的節(jié)點(diǎn)（只關(guān)注比自己次小的節(jié)點(diǎn)是為了防止發(fā)生“羊群效應(yīng)”）

線程A處理完，刪除自己的節(jié)點(diǎn)，線程B監(jiān)聽到變更事件，判斷自己是最小的節(jié)點(diǎn)，獲得鎖。

小結(jié)

在分布式系統(tǒng)中，共享資源互斥訪問問題非常普遍，而針對(duì)訪問共享資源的互斥問題，常用的解決方案就是使用分布式鎖，這里只介紹了幾種常用的分布式鎖，分布式鎖的實(shí)現(xiàn)方式還有有很多種，根據(jù)業(yè)務(wù)選擇合適的分布式鎖

下面對(duì)上述幾種鎖進(jìn)行一下比較：

數(shù)據(jù)庫(kù)鎖

優(yōu)點(diǎn)：直接使用數(shù)據(jù)庫(kù)，使用簡(jiǎn)單。

缺點(diǎn)：分布式系統(tǒng)大多數(shù)瓶頸都在數(shù)據(jù)庫(kù)，使用數(shù)據(jù)庫(kù)鎖會(huì)增加數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)擔(dān)。

緩存鎖

優(yōu)點(diǎn)：性能高，實(shí)現(xiàn)起來較為方便，在允許偶發(fā)的鎖失效情況，不影響系統(tǒng)正常使用，建議采用緩存鎖。

缺點(diǎn)：通過鎖超時(shí)機(jī)制不是十分可靠，當(dāng)線程獲得鎖后，處理時(shí)間過長(zhǎng)導(dǎo)致鎖超時(shí)，就失效了鎖的作用。

zookeeper鎖

優(yōu)點(diǎn)：不依靠超時(shí)時(shí)間釋放鎖；可靠性高；系統(tǒng)要求高可靠性時(shí)，建議采用zookeeper鎖。

缺點(diǎn)：性能比不上緩存鎖，因?yàn)橐l繁的創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)刪除節(jié)點(diǎn)。

Redis ZooKeeper 分布式

版權(quán)聲明：本文內(nèi)容由網(wǎng)絡(luò)用戶投稿，版權(quán)歸原作者所有，本站不擁有其著作權(quán)，亦不承擔(dān)相應(yīng)法律責(zé)任。如果您發(fā)現(xiàn)本站中有涉嫌抄襲或描述失實(shí)的內(nèi)容，請(qǐng)聯(lián)系我們jiasou666@gmail.com 處理，核實(shí)后本網(wǎng)站將在24小時(shí)內(nèi)刪除侵權(quán)內(nèi)容。

版權(quán)聲明：本文內(nèi)容由網(wǎng)絡(luò)用戶投稿，版權(quán)歸原作者所有，本站不擁有其著作權(quán)，亦不承擔(dān)相應(yīng)法律責(zé)任。如果您發(fā)現(xiàn)本站中有涉嫌抄襲或描述失實(shí)的內(nèi)容，請(qǐng)聯(lián)系我們jiasou666@gmail.com 處理，核實(shí)后本網(wǎng)站將在24小時(shí)內(nèi)刪除侵權(quán)內(nèi)容。