1 方案
- 数据库实现
- redis 实现
- zookeper 实现
1.1 分布锁的问题
- 可用问题：无论何时都要保证锁服务的可用性
- 死锁问题：客户端一定可以获得锁，即使锁住某个资源的客户端在释放锁之前崩溃或者网络不可达
- 脑裂问题：集群同步时产生的数据不一致，导致新的进程有可能拿到锁，但之前的进程以为自己还有锁，那么就出现两个进程拿到了同一个锁的问题
1.2 锁的设计原则
- 互斥性 同一时刻只有一个线程获取锁
- 高可用 集群保证高可用
- 锁释放 具备锁的失效机制，防止死锁
- 可重入 一个节点获取锁之后，还可以再次获取锁。
2 redis 实现
# 成功返回OK 表示持有锁， 失败返回null 获取锁失败
# 获取锁（unique_value可以是UUID等）
SET resource_name unique_value NX PX 3000
NX 只在键不存在时， 才对键进行设置操作
PX 将键的过期时间设置为 milliseconds 毫秒
EX 将键的过期时间设置为 seconds 秒
# f封装到一个命令 释放锁（lua脚本中，一定要比较value，防止误解锁）
if redis.call("get",KEYS[1]) == ARGV[1] then
return redis.call("del",KEYS[1])
else
return 0
end
redis.call() 执行命令 ，过程中发生错误时，脚本会停止执行
redis eval 可以执行脚本， 所有键都应该由 KEYS 数组来传递
如： eval "return redis.call('set',KEYS[1],'bar')" 1 xxp
# 在命令的最后，那些不是键名参数的附加参数 arg [arg ...] ，可以在 Lua 中通过全局变量 ARGV 数组访问
eval "return {KEYS[1],KEYS[2],ARGV[1],ARGV[2]}" 2 key1 key2 first second
- 缺点
- 只能作用在一个节点，即使通过sentinel 保证高可用，master节点主从切换 可能出现丢失情况
- master 拿到锁
- 锁没有同步到slave节点
- master 故障，发生故障转移，slave节点升级为master节点
- 导致锁丢失
2.1 redis作者Redlock实现
-
获取锁的算法 假设当前有5个节点
- 获取当前时间戳，单位毫秒
- client 按照顺序使用key，value 获取所有redis服务的锁，客户端设置一个网络连接和响应超时时间，这个超时时间要小于锁的失效时间。
-例如 锁失效 10s，超时时间 5-50ms，比较服务器redis挂掉，客服端等待，应该尽快去访问下个redis实例
- 当大多数(n/2+1,这里是三个)的redis节点获取到锁，并且 使用的时间小于锁失效时间获取锁成功
- 使用的时间 = 当前时间-开始获取锁的时间 ，即步骤1获取的时间戳
- 获取到锁，key真正有效时间 = 有效时间 - 获取锁使用时间
- 获取锁失败，客户端应该对所有redis实例进行解锁
- 获取锁失败， 没有n/2+1实例获取到锁，或者锁 有效时间 超过 获取锁的时间
- 解锁：因为小于3个锁，必须释放，或者影响其他client 获取锁
2.2 基于 Redis 实现分布式锁的优缺点
- 优点
- 缺点
- 不合理设置超时时间，
- 锁的超时时间设置过长，会影响性能，如果设置的超时时间过短，有可能业务阻塞没有处理完成
- 解决方案
- 基于续约的方式设置超时时间：先给锁设置一个超时时间，然后启动一个守护线程，让守护线程在一段时间后，重新设置这个锁的超时时间
- Redis 集群的数据同步机制，都会导致分布式锁的不可靠性（ redislock 解决了这个问题）
- Redis 集群数据同步到各个节点时是异步的，如果在 Redis 主节点获取到锁后，在没有同步到其他节点时，Redis 主节点宕机了，此时新的 Redis 主节点依然可以获取锁，所以多个应用服务就可以同时获取到锁
3 数据库
- 悲观锁
- select id from order where order_id = xxx for update
- 乐观锁
## SELECT 同时获取 ver 值
select amount, old_ver from order where order_id = xxx
## UPDATE 的时候检查 ver 值是否与第 2 步获取到的值相同
update order set ver = old_ver + 1, amount = yyy where order_id = xxx and ver = old_ver
4 常见问题
4.1 分布式锁高并发优化
- 分段加锁 + 合并扣减
- 例如 某个商品库存字段 10000，扩建成10个库存字段，每个1000。
- 就可以有10把锁， 请求过来随机选择一个key，去加锁就行了。
- 如果某个持有锁，库存不够，可以查别的库存。
参考
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