分布式锁实现与原理探究:介绍总结

文章目录

  • [1. 分布式锁用来做什么?](#1. 分布式锁用来做什么?)
  • [2. 分布式锁的特征](#2. 分布式锁的特征)
  • [3. 分布式锁的实现方案](#3. 分布式锁的实现方案)

本文参考:

这系列文章我想聊下"分布式锁"这个老生常谈的话题,互联网项目的开发中也或多或少会用到,各类博客以及专题小册子看了也不少,但是总感觉最终自己留下的东西不多,或者说是还没有那么地自成体系。因此就想从实现原理、实现方案等多个角度,真的去把这个知识学透,即使一时半会达不到融汇贯通的效果,至少也能够先将知识体系搭建起来。

整体的文章结构我想采取和先前的文章《线程池源码解析》不同的格式,分子专题的将分布式锁的实现方式讲透,每个子专题一篇文章,而非一个汇总文章。整体大致会有如下几篇文章:分布式锁实现与原理探究:介绍总结、分布式锁 Redis 实现方式、分布式锁 Zookeeper 实现方式、分布式锁 MySQL 实现方式

1. 分布式锁用来做什么?

主要是看的 Martin 老爷子的文章《How to do distributed locking》,在分布式系统中,锁主要有两个用途:效率 efficiency 以及正确性 correctness,并且为了区分这两个用途,可以关注下加锁失败的场景下,各自会产生怎样的后果。

  • 效率

    协调各个客户端避免做重复的工作。即使锁失效了,只是把某些操作多做了一遍而已,不会产生其他的不良后果。比方说一个用户可能会重复收到两次邮箱提醒,可能会给用户带来不便,当然这取决于业务应用的容忍度。

  • 正确性

    避免并发的进程或线程互相干扰。在这种场景下,任何场景下都不允许锁失效的情况发生,因为一旦发生,就意味着文件损坏、数据丢失、永久性的数据不一致,最终导致非常严重的后果。

总结理解下来,分布式锁本质是为了让代码块"串行化",那么在串行化的代码块中加入定制的逻辑,就可以实现效率上的"做一次"或者是正确性上的"避免并发问题"。

2. 分布式锁的特征

汇总了阿里、字节、腾讯、Guide 的文章,带上一点自己的思考,总结出来分布式锁具有如下特性,才算是一把"好的分布式锁":

  1. 互斥:任意时刻,锁只能被一个线程、进程持有。
  2. 防死锁:引入锁自动超时机制,避免客户端线程暂停或者宕机,导致锁无法释放。
  3. 可重入:一个节点获取锁以后,还能继续获取锁,也能够避免死锁
  4. 高性能:获取锁和释放锁应该在短时间内完成,不影响系统 RT
  5. 高可用:锁服务具有容错性,能避免单点故障。一种是锁服务本身就是个集群,能够自动进行故障切换,类似 Redis、Zookeeper 主从集群。一种是客户端向多个独立的锁服务发起请求(RedLock),其中一个锁服务出现故障,仍然可以从其他锁服务上读取到锁信息。除此以外,还应该对客户端提出要求,即使客户端释放锁的逻辑出问题,锁最终还是应该被释放,不会影响其他线程对共享资源的访问,这通常是客户端加锁的时候,通过设定 TTL 超时时间实现的。

一般来说,一把分布式锁的高可用要求越高,性能表现就会更低,因此这需要我们实际业务中去取舍,也是符合 CAP 理论的。

3. 分布式锁的实现方案

常见分布式锁实现如下:

  1. 基于关系型数据库比如 MySQL
  2. 基于分布式协调任务比如 Zookeeper
  3. 基于分布式键值系统比如 Redis、Etcd

后面会继续出文章分别实现三种分布式锁方案,并且对比不同方案之间的优缺点。

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