Java - 深度学习 - 分布式锁

叁歲伎倆 2023-07-03 07:23 20阅读 0赞

## 前言 ##

整理了一下自己日常中使用到的一些分布式锁功能，特别说明，因为还在整理知识点，有些东西我直接使用之前写的PythonDemo一笔盖过，望体谅，最近有点忙。

## 分布式锁 ##

分布式锁是通过互诉等手段，来实现分布式系统之间同步访问共享资源，以保证数据的一致性。

一般实现分布式锁都有哪种方式

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法</th> 
   <th>优势</th> 
   <th>优劣对比</th> 
   <th>备注</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>Redis</td> 
   <td>性能高</td> 
   <td>可靠性低，争议多</td> 
   <td>不推荐,但业务不需要太严谨时可以考虑</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ZooKeeper</td> 
   <td>性能一般</td> 
   <td>可靠性高</td> 
   <td>推荐，但性能未必出色</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

锁冲突情况

*  Redis：如果没有获取到这把锁，只能自己每个一秒尝试一下，看能否拿到这把锁，开销大
 *  ZooKeeper：如果没有获取到这把锁，对这个锁注册监听器，被释放时通知节点挂掉的情况，开销小

异常情况

*  Redis非redis-cluster模式下，如单节点，哨兵Sentinel，节点挂掉后，需要通过过期时间自动释放
 *  zk的话，因为创建的是临时znode，只要客户端挂了，znode就没了，此时就自动释放锁

## Redis分布锁 ##

官方叫做RedLock算法，是redis官方支持的分布式锁算法。

Redis 2.8 版本中作者加入了 set 指令的扩展参数，使得 setnx 和 expire 指令可以一起执行

### 三个重要的考量点 ###

*  互斥（只能有一个客户端获取锁）
 *  不能死锁
 *  容错（大部分redis节点或者这个锁就可以加可以释放）

### 为什么key要用随机值？ ###

因为如果某个客户端获取到了锁，但是阻塞了很长时间才执行完，此时可能已经自动释放锁了，此时可能别的客户端已经获取到了这个锁，要是你这个时候直接删除key的话会有问题，所以得用随机值加上面的lua脚本来释放锁。

最普通的实现方式，如果就是在redis里创建一个key算加锁

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>参数</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>nx</td> 
   <td>只有key不存在的时候才能设置成功</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>px</td> 
   <td>多少秒后自动释放</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

set mykey 随机值 nx px 5

释放锁就是删除key，但是一般可以用lua脚本删除，判断value一样才删除

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

### 风险 ###

1.  如果是普通的redis单实例，那就是单点故障。
2.  比如在 Sentinel 集群中，主节点挂掉时，从节点会取而代之，客户端上却并没有明显感知。从节点还没来得及同步过来，主节点就挂掉了，这样就会导致系统中同样一把锁被两个客户端同时持有，不安全性由此产生。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly94aWFtZW4uYmxvZy5jc2RuLm5ldA_size_16_color_FFFFFF_t_70]

### 使用RedLock算法 ###

针对以上问题，可以使用redis cluster，假设有5个redis master实例。然后执行如下步骤获取一把锁：

1）获取当前时间戳，单位是毫秒

2）跟上面类似，轮流尝试在每个master节点上创建锁，过期时间较短，一般就几十毫秒

3）尝试在大多数节点上建立一个锁，比如5个节点就要求是3个节点（n / 2 +1）

4）客户端计算建立好锁的时间，如果建立锁的时间小于超时时间，就算建立成功了

5）要是锁建立失败了，那么就依次删除这个锁

6）只要别人建立了一把分布式锁，你就得不断轮询去尝试获取锁

### 讨论 ###

其实在正常工作中，我们不太推荐这个锁，而且这个官方发布的RedLock算法有很多争议，国外不乏大牛质疑这个做法，我找到了两篇文章，我觉得写的很好

*  [基于Redis的分布式锁到底安全吗（上）？][Redis]
 *  [基于Redis的分布式锁到底安全吗（下）？][Redis 1]

### 部署 ###

*  [Docker 实战系列 - Redis集群][Docker _ - Redis]

## ZooKeeper实现分布式锁 ##

\*\*锁定义：\*\*Zookeeper通过创建临时数据节点来表示一个锁，并且是顺序节点

\*\*获取锁：\*\*成功创建数据节点的客户端即为获取锁。未获取锁的客户端通过监听该节点变更情况，以便重新获取锁

**释放锁：**

*  当前客户端发生宕机的情况下，临时节点自动删除
 *  正常业务逻辑处理完毕后，客户端自动删除自己创建的临时节点

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly94aWFtZW4uYmxvZy5jc2RuLm5ldA_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

### 简单示例 ###

以下代码只是简单实现，基于zookeeper的临时顺序节点去实现的，不建议这个，下面有高级用法

[源码地址][Link 1]

### Curator - 实现分布式锁 ###

它的实现也是通过创建临时的顺序节点机制

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>类型</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>InterProcessMutex</td> 
   <td>互斥锁</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

zk客户端登录，创建节点

create /orderNo 1000

代码实现，轻松实现分布式锁

// 获得锁
    interProcessMutex.acquire();
    // 生成订单
    int order = generateOrder(orderNoPath, curatorFramework);
    System.out.println("当前订单号：" + order);
    // 释放
    interProcessMutex.release();

完整代码  
[Java Zookeeper - Curator的使用][Java Zookeeper - Curator]

[Java Zookeeper - 分布式锁][Java Zookeeper -]

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[Redis]: http://zhangtielei.com/posts/blog-redlock-reasoning.html
[Redis 1]: http://zhangtielei.com/posts/blog-redlock-reasoning-part2.html
[Docker _ - Redis]: https://xiamen.blog.csdn.net/article/details/104168622
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly94aWFtZW4uYmxvZy5jc2RuLm5ldA_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200204133904984.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly94aWFtZW4uYmxvZy5jc2RuLm5ldA==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[Link 1]: https://download.csdn.net/download/qq_30889373/12116688
[Java Zookeeper - Curator]: https://xiamen.blog.csdn.net/article/details/104058457
[Java Zookeeper -]: https://xiamen.blog.csdn.net/article/details/104058450