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分布式锁的区别

分布式锁,是一种思想,它的实现方式有很多。比如,我们将沙滩当做分布式锁的组件,那么它看起来应该是这样的
  • 加锁

在沙滩上踩一脚,留下自己的脚印,就对应了加锁操作。其他进程或者线程,看到沙滩上已经有脚印,证明锁已被别人持有,则等待。

  • 解锁

把脚印从沙滩上抹去,就是解锁的过程。

  • 锁超时

为了避免死锁,我们可以设置一阵风,在单位时间后刮起,将脚印自动抹去。

分布式锁的实现有很多,比如基于数据库、memcached、Redis、系统文件、zookeeper等。它们的核心的理念跟上面的过程大致相同。具备的条件:

1、一个方法同一时间只能被一个机器一个线程执行

2、高可用的获取锁和释放锁

3、高性能的获取锁和释放锁

4、具备可重入性

5、具备锁失效机制,防止死锁

6、具备非阻塞锁特性,即没有获取锁直接放回获取锁失败。

那么如何实现分布式锁呢,有如下几种方式:

  1. 基于Zookeeper实现
  2. 基于缓存(redis实现)
  3. 基于数据库实现方式

一、基于Zookeeper实现

Zookeeper数据存储结构是一颗树,树由节点组成,节点叫ZNode

Znode分四种类型:

1、持久节点(persistent)

默认节点类型,创建节点的客户端和Zookeeper断开链接后,节点依旧存在

2、持久节点顺序节点(persistent_sequential)

创建节点时,根据创建时间给节点编号。

3、临时节点

断开链接后,节点被删除

4、临时顺序节点

Zookeeper分布式锁的原理:

获取锁:

  1. 在Zookeeper创建一个持久节点ParentLock,当客户端想要获取锁时,在ParentLock节点下创建临时顺序节点。
  2. 然后客户端再去获取临时节点是否是最靠前的一个,如果是则获取锁。
  3. 另外一个客户端先创建临时节点,然后获取临时节点是靠前,如果不是靠前的,并且不是最小的序号,此时向前面的节点注册Watcher,用于监听前一个节点的锁是否存在。

释放锁:

  1. 任务完成删除临时节点
  2. 由于节点都是相互监听,当前一个节点消失,下一个节点被置顶
  3. 如果机器宕机了,会自动删除临时节点。

缺点:

  1. 性能上不如缓存服务高,创建锁和释放锁过程上,都动态创建、销毁临时节点实现锁功能,Zk中创建和删除节点只能通过leader服务器执行,然后将数据同步到所有follower机器上。

  2. 可能会因为网络抖动导致链接中断,删除临时节点,但是ZK有多种重试策略,重试之后才会删除临时节点。

二、基于缓存(redis实现)

1、加锁

加锁实际上就是在redis中,给Key键设置一个值,为避免死锁,并给定一个过期时间。

SET lock_key random_value NX PX 5000

值得注意的是:

random_value 是客户端生成的唯一的字符串。
NX 代表只在键不存在时,才对键进行设置操作。
PX 5000 设置键的过期时间为5000毫秒。
这样,如果上面的命令执行成功,则证明客户端获取到了锁。

2、解锁

解锁的过程就是将Key键删除。但也不能乱删,不能说客户端1的请求将客户端2的锁给删除掉。这时候random_value的作用就体现出来。

为了保证解锁操作的原子性,我们用LUA脚本完成这一操作。先判断当前锁的字符串是否与传入的值相等,是的话就删除Key,解锁成功。

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

3、使用

首先,我们在pom文件中,引入Redis包。在这里,笔者用的是最新版本,注意由于版本的不同,API可能有所差异。

<dependency>
	<groupId>org.springframework.boot</groupId>
	<artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>

加锁的过程很简单,就是通过SET指令来设置值,成功则返回;否则就循环等待,在timeout时间内仍未获取到锁,则获取失败。

缺点:

客户端A从master获取锁,master将锁同步到slave钱,master 宕机,slave节点晋升master节点,客户端B取得了被客户端A锁定的同一个资源。安全失效。

三、基于数据库实现方式

数据库拍他锁

1、根据名字获取锁信息

2、更新锁信息(比如版本,状态等)占有锁

缺点:

1、数据库的强依赖性,数据库不可用会导致业务系统不可用。

2、锁没有失效时间,解锁失败,会使锁一直存在,其他线程无法获取锁。

3、锁只能是非阻塞,插入失败报错,线程不会进入排队队列中,会再次出发获取锁的操作。

4、锁是非重入,同一个线程没有释放锁,无法再次获得该锁,因为数据库中锁的数据已经存在。

解决方案:

1、主从复制

2、定时任务,或者添加上次更新的时间

3、死循环insert

4、数据库存入当前线程的信息。

四、三种分布式锁优缺点

分布式锁 优点 缺点
Zookeeper 1、封装好的框架,容易实现
2、有等待锁的队列,提升抢锁的概率 添加和删除节点性能低
添加和删除节点性能低
Redis set和del指令性能较高 1、实现复杂:需要考虑超时、原子性、误删等情况
2、没有等待锁的队列,需要在客户端自旋等待锁,效率低
数据库 容易理解 复杂度较高,需要设计表、策略等如果获取锁失败,需要不断的链接数据库,查库操作。

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本文作者:好名字
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posted @ 2021-11-30 22:57  好名字啊。  阅读(321)  评论(0编辑  收藏  举报