文档章节

分布式架构 实现分布式锁的常见方式

太猪-YJ
 太猪-YJ
发布于 06/26 19:10
字数 2160
阅读 52
收藏 2

一、我们为什么需要分布式锁?

在单机时代,虽然不需要分布式锁,但也面临过类似的问题,只不过在单机的情况下,如果有多个线程要同时访问某个共享资源的时候,我们可以采用线程间加锁的机制,即当某个线程获取到这个资源后,就立即对这个资源进行加锁,当使用完资源之后,再解锁,其它线程就可以接着使用了。例如,在JAVA中,甚至专门提供了一些处理锁机制的一些API(synchronize/Lock等)。

但是到了分布式系统的时代,这种线程之间的锁机制,就没作用了,系统可能会有多份并且部署在不同的机器上,这些资源已经不是在线程之间共享了,而是属于进程之间共享的资源。

因此,为了解决这个问题,我们就必须引入「分布式锁」。

分布式锁,是指在分布式的部署环境下,通过锁机制来让多客户端互斥的对共享资源进行访问。

分布式锁要满足哪些要求呢?

排他性:在同一时间只会有一个客户端能获取到锁,其它客户端无法同时获取

避免死锁:这把锁在一段有限的时间之后,一定会被释放(正常释放或异常释放)

高可用:获取或释放锁的机制必须高可用且性能佳

讲完了背景和理论,那我们接下来再看一下分布式锁的具体分类和实际运用。

二、分布式锁的实现方式有哪些?

目前主流的有三种,从实现的复杂度上来看,从上往下难度依次增加:

基于数据库实现

基于Redis实现

基于ZooKeeper实现

无论哪种方式,其实都不完美,依旧要根据咱们业务的实际场景来选择。

基于数据库实现:

基于数据库来做分布式锁的话,通常有两种做法:

基于数据库的乐观锁

基于数据库的悲观锁

我们先来看一下如何基于「乐观锁」来实现:

乐观锁机制其实就是在数据库表中引入一个版本号(version)字段来实现的。

当我们要从数据库中读取数据的时候,同时把这个version字段也读出来,如果要对读出来的数据进行更新后写回数据库,则需要将version加1,同时将新的数据与新的version更新到数据表中,且必须在更新的时候同时检查目前数据库里version值是不是之前的那个version,如果是,则正常更新。如果不是,则更新失败,说明在这个过程中有其它的进程去更新过数据了。

下面找图举例,
还有人不懂分布式锁的实现就把这篇文章丢给他
如图,假设同一个账户,用户A和用户B都要去进行取款操作,账户的原始余额是2000,用户A要去取1500,用户B要去取1000,如果没有锁机制的话,在并发的情况下,可能会出现余额同时被扣1500和1000,导致最终余额的不正确甚至是负数。但如果这里用到乐观锁机制,当两个用户去数据库中读取余额的时候,除了读取到2000余额以外,还读取了当前的版本号version=1,等用户A或用户B去修改数据库余额的时候,无论谁先操作,都会将版本号加1,即version=2,那么另外一个用户去更新的时候就发现版本号不对,已经变成2了,不是当初读出来时候的1,那么本次更新失败,就得重新去读取最新的数据库余额。

通过上面这个例子可以看出来,使用「乐观锁」机制,必须得满足:

(1)锁服务要有递增的版本号version

(2)每次更新数据的时候都必须先判断版本号对不对,然后再写入新的版本号

我们再来看一下如何基于「悲观锁」来实现:

悲观锁也叫作排它锁,在Mysql中是基于 for update 来实现加锁的,例如:
还有人不懂分布式锁的实现就把这篇文章丢给他
上面的示例中,user表中,id是主键,通过 for update 操作,数据库在查询的时候就会给这条记录加上排它锁。

(需要注意的是,在InnoDB中只有字段加了索引的,才会是行级锁,否者是表级锁,所以这个id字段要加索引)

当这条记录加上排它锁之后,其它线程是无法操作这条记录的。

那么,这样的话,我们就可以认为获得了排它锁的这个线程是拥有了分布式锁,然后就可以执行我们想要做的业务逻辑,当逻辑完成之后,再调用上述释放锁的语句即可。

2.基于Redis实现

基于Redis实现的锁机制,主要是依赖redis自身的原子操作,例如:
还有人不懂分布式锁的实现就把这篇文章丢给他
redis从2.6.12版本开始,SET命令才支持这些参数:

NX:只在在键不存在时,才对键进行设置操作,SET key value NX 效果等同于 SETNX key value

PX millisecond:设置键的过期时间为millisecond毫秒,当超过这个时间后,设置的键会自动失效

上述代码示例是指,

当redis中不存在user_key这个键的时候,才会去设置一个user_key键,并且给这个键的值设置为 user_value,且这个键的存活时间为100ms

为什么这个命令可以帮我们实现锁机制呢?

因为这个命令是只有在某个key不存在的时候,才会执行成功。那么当多个进程同时并发的去设置同一个key的时候,就永远只会有一个进程成功。

当某个进程设置成功之后,就可以去执行业务逻辑了,等业务逻辑执行完毕之后,再去进行解锁。

解锁很简单,只需要删除这个key就可以了,不过删除之前需要判断,这个key对应的value是当初自己设置的那个。

另外,针对redis集群模式的分布式锁,可以采用redis的Redlock机制。

基于ZooKeeper实现

其实基于ZooKeeper,就是使用它的临时有序节点来实现的分布式锁。

原理就是:当某客户端要进行逻辑的加锁时,就在zookeeper上的某个指定节点的目录下,去生成一个唯一的临时有序节点, 然后判断自己是否是这些有序节点中序号最小的一个,如果是,则算是获取了锁。如果不是,则说明没有获取到锁,那么就需要在序列中找到比自己小的那个节点,并对其调用exist()方法,对其注册事件监听,当监听到这个节点被删除了,那就再去判断一次自己当初创建的节点是否变成了序列中最小的。如果是,则获取锁,如果不是,则重复上述步骤。

当释放锁的时候,只需将这个临时节点删除即可。
还有人不懂分布式锁的实现就把这篇文章丢给他
如图,locker是一个持久节点,node_1/node_2/…/node_n 就是上面说的临时节点,由客户端client去创建的。

client_1/client_2/…/clien_n 都是想去获取锁的客户端。以client_1为例,它想去获取分布式锁,则需要跑到locker下面去创建临时节点(假如是node_1)创建完毕后,看一下自己的节点序号是否是locker下面最小的,如果是,则获取了锁。如果不是,则去找到比自己小的那个节点(假如是node_2),找到后,就监听node_2,直到node_2被删除,那么就开始再次判断自己的node_1是不是序列中最小的,如果是,则获取锁,如果还不是,则继续找一下一个节点。

© 著作权归作者所有

太猪-YJ
粉丝 10
博文 89
码字总数 88393
作品 0
海淀
私信 提问
redis分布式锁

关于分布式锁的概念网上太多了,这里就不罗嗦了。对于开发者来说,最关心的应该是什么情况下使用分布式锁。 使用分布式锁,一般要满足以下几个条件: · 分布式系统(关键是分布式) · 共享资...

明舞
2015/10/16
5.7K
3
25岁小伙分享高质量Java面试题,这些你能答得上来吗(读者福利)

前言 前段时间经常看到推送某某某面试哪家成功,某某某面试哪家失败,这都是稀松平常的事情,那么为什么有的人面试经常受挫,有的人面试一帆风顺。其中缘由众说纷纭,相信大家也经历和很多面...

我最喜欢三大框架
06/14
0
0
jedisLock—redis分布式锁实现

搬运工:http://www.cnblogs.com/0201zcr/p/5942748.html jedisLock—redis分布式锁实现 一、使用分布式锁要满足的几个条件: 系统是一个分布式系统(关键是分布式,单机的可以使用Reentrant...

北极之北
2017/01/06
1K
2
BAT最新Java面试题汇总:并发编程+JVM+Spring+分布式+缓存等!

前言 作为一个开发人员,你是否面上了自己理想的公司,薪资达到心中理想的高度? 面试:如果不准备充分的面试,完全是浪费时间,更是对自己的不负责。 今天给大家分享下我整理的Java架构面试...

别打我会飞
06/03
0
0
3年Java开发经验面试题总结

前言 毕业转行做开发3年以来, 学到了很多, 加上自己的兴趣爱好, 个人认为已经成为了一个合格的程序员. 与刚开始找工作面试相同的是都会问一些相同的问题, 不同的是现在面试官会更注重为什么,...

java成功之路
2018/10/31
0
0

没有更多内容

加载失败,请刷新页面

加载更多

最开始学习素描的步骤是什么?

最开始学习素描的步骤是什么?很多学画画的朋友们都会问直接跳过素描不学素描行不行,小编非常的肯定告诉你不行,素描是所以绘画类的基础,台阶是一层一层筑起的,目前的现实是未来理想的基础...

设绘嗨
23分钟前
1
0
Caused by: java.lang.ClassCastException: scala.collection.mutable.WrappedArray

code val linkPairSum = F.udf( (list:List[Map[Long,Int]]) => { var map = Map[Long,Int]() for(m <- list){ if(m != null){ ......

张欢19933
24分钟前
1
0
git常见问题

一、clone代码 clone 1.登录账号密码不对 fatal: Authentication failed for 2.权限不足 Permission denied (publickey) 或者emote: User permission denied fatal: unable to access u......

hexiaoming123
34分钟前
1
0
Mybatis操作mysql 8的Json字段类型

Json字段是从mysql 5.7起加进来的全新的字段类型,现在我们看看在什么情况下使用该字段类型,以及用mybatis如何操作该字段类型 一般来说,在不知道字段的具体数量的时候,使用该字段是非常合...

算法之名
42分钟前
37
0
Windows7至Windows10的升级建议

目前,诸多企业或已开始在进行Windows7至Windows10的升级,或正在规划Windows7升级至Windows10。 主要原因有两个: Windows7的生命周期即将结束,这意味着再也无法获取Windows7的安全更新,以...

嘉为科技
44分钟前
2
0

没有更多内容

加载失败,请刷新页面

加载更多

返回顶部
顶部