分布式锁

Posted 2020-11-27 terry-wu

1）锁的概念

 

同步方式：

• 锁
• 原子变量
• volatile

锁的性能优化

• 缩小锁的范围
• 减小锁的粒度
• 锁分段

锁的分类

• 公平锁：synchronized, ReentrantLock
• 非公平锁: ReentrantLock, CAS(自旋锁)
• 独享锁: synchronized, ReentrantLock
• 共享锁：Semaphore

2）分布式锁

• 互斥性：在任意时刻只有一个客户端可以获取锁
• 防死锁：即使有一个客户端持有锁的期间崩溃而没有主动解锁，也能保证后续其他客户端能加锁
• 持锁人解锁：加锁与解锁必须为同一客户端，客户端自己不能把别人的加的锁给解开了
• 可重入：当一个客户端获取对象锁后，这个客户端可以再次获取本对象上的锁

A. Redis分布式锁

1）加锁流程

 

2）Redis分布式锁算法

a. 加锁：

• setnx命令，set if not exists
• 设置锁的有效时间防止死锁
• 设置一个随机值用来标识锁的持有人

b. 解锁：

• 检查是否持有锁
• 删除锁

c. 使用lua脚本保证解锁操作的原子性

if redis.call("get", KEYS[1]) == ARGV[1]
then return redis.call("del", KEYS[1])
else return 0
end 

B. 基于数据库的分布式锁

1）实现方式

• 新建一张锁表
• 获取锁时插入一条数据
• 解锁时删除数据

2）主要问题：

• 可用性差，数据库挂掉会导致业务系统不可用，连接数量有限
• 锁的失效时间难以控制，容易造成死锁
• 非阻塞锁，未获得锁的线程需要需次出发获得锁操作
• 非重入锁，同一个线程在没有释放锁之前无法再次获取该锁

C. 基于zk的分布式锁

1）实现方式：

每个客户端对某个方法加锁时，在zookeeper上的与该方法对应的指定节点的目录下，生成一个唯一的临时有序节点。判断是否获取锁的方式很简单，只需要判断有序节点中序号最小的一个。

当释放锁的时候，只需将这个临时节点删除即可。同时，其可以避免服务宕机导致的锁无法释放，而产生的死锁问题。

2）主要问题：

性能一般，加减锁的时候需要通过Leader创建或删除临时节点

D.  分布式锁比较

1）理解成本

数据库 > 缓存 > Zookeeper

2）复杂性

Zookeeper > 缓存 > 数据库

3）性能

缓存 > Zookeeper > 数据库

4）可靠性

Zookeeper > 缓存 > 数据库

3）幂等性

处理幂等性常用的方法

• A. 生成全局唯一id(uuid)，借助redis存储
• B. 乐观锁机制（cas）
• C. 悲观锁机制（for update）?
• D. Token机制（类全局id）
• E. 防重表（支付订单号，唯一索引）
• F. 异步处理