分布式锁总结

Posted 2021-05-01 Java编程指南

作者：乒乓狂魔

链接：https://my.oschina.net/pingpangkuangmo/blog/784879

1 设置锁超时时间

redis、数据库等实现的分布式锁，需要设置锁超时时间的原因在于：其他客户端无法得知已经获取锁的客户端的状态 是挂了呢，还是正在执行。所以只能傻傻的设置一个超时，认为超时之后就简单的判定获取锁的客户端挂了。

一旦锁设定了超时时间，可能获取锁的客户端因各种原因执行业务操作的时候耗时较长，超出了锁的超时时间，这时其他客户端就可以再次获取锁了，所以就会带来并发问题。

2 消除锁超时时间

为了消除这个锁超时，就需要由服务器来作为代理来通知，

如ZooKeeper，一旦客户端挂了，就会删除对应的临时节点，然后通知watch该节点的其他客户端。所以客户端不需要设置锁超时，就等待通知即可。

从这点来说ZooKeeper是更可靠的，降低了因锁超时带来的并发问题。

3 方案的高可用问题

redis、数据库等方案要想实现高可用，则必须有对应的高可用方案。如最简单的主从架构，又引入了一致性的问题，又会有很多的坑。

ZooKeeper方案本身可以做到高可用、一致性，所以ZooKeeper方案也更简单一些。

4 连接的单点问题

这个单点不是说redis或zookeeper的单点问题，而是客户端和服务器端的这个连接的单点问题。先来举个例子：

如ZooKeeper还是会出现并发问题的，如客户端获取到锁了之后，和ZooKeeper连接出现了session超时， 就会导致ZooKeeper集群删除对应的临时节点，其他客户端也就能获取到锁了，此时就存在并发问题。

这种问题的根由就是：客户端和ZooKeeper集群之间的连接是单连接，即只连接其中的一台机器。一旦该连接出现网络抖动， 这种分布式锁方案也会出现并发问题。

减少并发的措施：增大session的超时时间，尽量减少网络抖动，但是这也会降低服务器端对客户端的状态检测的灵敏度，这个灵敏度在分布式锁的场景下也不是特别重要，所以无所谓了。

5 消除连接的单点问题

要消除单点，必然是建立多连接来防止网络的抖动，即客户端连接多个服务器端，向每个服务器都执行获取锁的操作。

如redis的Redlock实现的分布式锁。

有N个独立的master服务器，客户端会向所有的服务器发送获取锁的操作。过半的服务器都获取到锁了则认为获取到锁了，这种也有很多细节。这种方式就解决了上述所说的ZooKeeper单连接可能造成的并发问题。

然而redis由于上述1所说的redis自身设计的问题，Redlock实现的分布式锁也会有锁超时问题，即也会存在并发。

所以理想中更好的方案就是：解决了上述2个问题，从而来进一步减少并发的可能性。

redis如果能像ZooKeeper一样，实现了和客户端绑定的临时key，一旦redis客户端挂了，临时key删除，通知watch该key的其他客户端（感觉这个是一个不错的需求，不知redis未来是否要实现），就可以消除锁超时，再使用Redlock实现的分布式锁，这时候可靠性就更高了。

本文侧重总结在可靠性方面的问题，性能嘛，单机的redis当然是最快的了，其次zookeeper，最后数据库。而上述第五点，Redlock方案牺牲了一些性能来换取了可靠性。

6 概览分布式锁

其实要解决2个高可用的问题：

• 数据存储的高可用（解决基本使用）

  如使用redis、数据库、ZooKeeper，他们承载着分布式锁需要的数据，不能是单点的，要集群高可用

• 连接的高可用（降低并发的概率）

  那就需要建立多连接，如向N个redis master建立连接，向每一个都获取锁。

所以应该理想的布局是：

和N个独立的服务器（如ZooKeeper）都建立连接，向每台服务器都请求获取锁的操作，过半成功才表示获取到锁

这N个独立的服务器既有数据的保障，又有多连接的保障。所以简单来说，应该和3个独立的ZooKeeper机器都建立连接，而不是这3台构成一个ZooKeeper集群。