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分布式鎖用Redis還是Zookeeper?

數(shù)據(jù)庫(kù) 其他數(shù)據(jù)庫(kù) 分布式 Redis
redis和zookeeper都有其優(yōu)缺點(diǎn)。我們?cè)谧黾夹g(shù)選型的時(shí)候可以根據(jù)這些問(wèn)題作為參考因素。

 為什么用分布式鎖?

在討論這個(gè)問(wèn)題之前,我們先來(lái)看一個(gè)業(yè)務(wù)場(chǎng)景:

系統(tǒng)A是一個(gè)電商系統(tǒng),目前是一臺(tái)機(jī)器部署,系統(tǒng)中有一個(gè)用戶(hù)下訂單的接口,但是用戶(hù)下訂單之前一定要去檢查一下庫(kù)存,確保庫(kù)存足夠了才會(huì)給用戶(hù)下單。

由于系統(tǒng)有一定的并發(fā),所以會(huì)預(yù)先將商品的庫(kù)存保存在redis中,用戶(hù)下單的時(shí)候會(huì)更新redis的庫(kù)存。

此時(shí)系統(tǒng)架構(gòu)如下:

但是這樣一來(lái)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)問(wèn)題:假如某個(gè)時(shí)刻,redis里面的某個(gè)商品庫(kù)存為1,此時(shí)兩個(gè)請(qǐng)求同時(shí)到來(lái),其中一個(gè)請(qǐng)求執(zhí)行到上圖的第3步,更新數(shù)據(jù)庫(kù)的庫(kù)存為0,但是第4步還沒(méi)有執(zhí)行。

而另外一個(gè)請(qǐng)求執(zhí)行到了第2步,發(fā)現(xiàn)庫(kù)存還是1,就繼續(xù)執(zhí)行第3步。

這樣的結(jié)果,是導(dǎo)致賣(mài)出了2個(gè)商品,然而其實(shí)庫(kù)存只有1個(gè)。

很明顯不對(duì)啊!這就是典型的庫(kù)存超賣(mài)問(wèn)題

此時(shí),我們很容易想到解決方案:用鎖把2、3、4步鎖住,讓他們執(zhí)行完之后,另一個(gè)線(xiàn)程才能進(jìn)來(lái)執(zhí)行第2步。

按照上面的圖,在執(zhí)行第2步時(shí),使用Java提供的synchronized或者ReentrantLock來(lái)鎖住,然后在第4步執(zhí)行完之后才釋放鎖。

這樣一來(lái),2、3、4 這3個(gè)步驟就被“鎖”住了,多個(gè)線(xiàn)程之間只能串行化執(zhí)行。

但是好景不長(zhǎng),整個(gè)系統(tǒng)的并發(fā)飆升,一臺(tái)機(jī)器扛不住了?,F(xiàn)在要增加一臺(tái)機(jī)器,如下圖:

增加機(jī)器之后,系統(tǒng)變成上圖所示,我的天!

假設(shè)此時(shí)兩個(gè)用戶(hù)的請(qǐng)求同時(shí)到來(lái),但是落在了不同的機(jī)器上,那么這兩個(gè)請(qǐng)求是可以同時(shí)執(zhí)行了,還是會(huì)出現(xiàn)庫(kù)存超賣(mài)的問(wèn)題。

為什么呢?因?yàn)樯蠄D中的兩個(gè)A系統(tǒng),運(yùn)行在兩個(gè)不同的JVM里面,他們加的鎖只對(duì)屬于自己JVM里面的線(xiàn)程有效,對(duì)于其他JVM的線(xiàn)程是無(wú)效的。

因此,這里的問(wèn)題是:Java提供的原生鎖機(jī)制在多機(jī)部署場(chǎng)景下失效了

這是因?yàn)閮膳_(tái)機(jī)器加的鎖不是同一個(gè)鎖(兩個(gè)鎖在不同的JVM里面)。

那么,我們只要保證兩臺(tái)機(jī)器加的鎖是同一個(gè)鎖,問(wèn)題不就解決了嗎?

此時(shí),就該分布式鎖隆重登場(chǎng)了,分布式鎖的思路是:

在整個(gè)系統(tǒng)提供一個(gè)全局、唯一的獲取鎖的“東西”,然后每個(gè)系統(tǒng)在需要加鎖時(shí),都去問(wèn)這個(gè)“東西”拿到一把鎖,這樣不同的系統(tǒng)拿到的就可以認(rèn)為是同一把鎖。

至于這個(gè)“東西”,可以是Redis、Zookeeper,也可以是數(shù)據(jù)庫(kù)。

文字描述不太直觀,我們來(lái)看下圖:

通過(guò)上面的分析,我們知道了庫(kù)存超賣(mài)場(chǎng)景在分布式部署系統(tǒng)的情況下使用Java原生的鎖機(jī)制無(wú)法保證線(xiàn)程安全,所以我們需要用到分布式鎖的方案。

那么,如何實(shí)現(xiàn)分布式鎖呢?接著往下看!

基于Redis實(shí)現(xiàn)分布式鎖

上面分析為啥要使用分布式鎖了,這里我們來(lái)具體看看分布式鎖落地的時(shí)候應(yīng)該怎么樣處理。擴(kuò)展:Redisson是如何實(shí)現(xiàn)分布式鎖的?

最常見(jiàn)的一種方案就是使用Redis做分布式鎖

使用Redis做分布式鎖的思路大概是這樣的:在redis中設(shè)置一個(gè)值表示加了鎖,然后釋放鎖的時(shí)候就把這個(gè)key刪除。

具體代碼是這樣的: 

  1. // 獲取鎖  
  2. // NX是指如果key不存在就成功,key存在返回false,PX可以指定過(guò)期時(shí)間  
  3. SET anyLock unique_value NX PX 30000  
  4. // 釋放鎖:通過(guò)執(zhí)行一段lua腳本  
  5. // 釋放鎖涉及到兩條指令,這兩條指令不是原子性的  
  6. // 需要用到redis的lua腳本支持特性,redis執(zhí)行l(wèi)ua腳本是原子性的  
  7. if redis.call("get",KEYS[1]) == ARGV[1] then  
  8. return redis.call("del",KEYS[1]) 
  9.  else  
  10. return 0  
  11. end 

這種方式有幾大要點(diǎn):

  •  一定要用SET key value NX PX milliseconds 命令

    如果不用,先設(shè)置了值,再設(shè)置過(guò)期時(shí)間,這個(gè)不是原子性操作,有可能在設(shè)置過(guò)期時(shí)間之前宕機(jī),會(huì)造成死鎖(key永久存在)

  •  value要具有唯一性

    這個(gè)是為了在解鎖的時(shí)候,需要驗(yàn)證value是和加鎖的一致才刪除key。

    這是避免了一種情況:假設(shè)A獲取了鎖,過(guò)期時(shí)間30s,此時(shí)35s之后,鎖已經(jīng)自動(dòng)釋放了,A去釋放鎖,但是此時(shí)可能B獲取了鎖。A客戶(hù)端就不能刪除B的鎖了。

除了要考慮客戶(hù)端要怎么實(shí)現(xiàn)分布式鎖之外,還需要考慮redis的部署問(wèn)題。

redis有3種部署方式:

  •  單機(jī)模式
  •  master-slave + sentinel選舉模式
  •  redis cluster模式

使用redis做分布式鎖的缺點(diǎn)在于:如果采用單機(jī)部署模式,會(huì)存在單點(diǎn)問(wèn)題,只要redis故障了。加鎖就不行了。

采用master-slave模式,加鎖的時(shí)候只對(duì)一個(gè)節(jié)點(diǎn)加鎖,即便通過(guò)sentinel做了高可用,但是如果master節(jié)點(diǎn)故障了,發(fā)生主從切換,此時(shí)就會(huì)有可能出現(xiàn)鎖丟失的問(wèn)題。

基于以上的考慮,其實(shí)redis的作者也考慮到這個(gè)問(wèn)題,他提出了一個(gè)RedLock的算法,這個(gè)算法的意思大概是這樣的:

假設(shè)redis的部署模式是redis cluster,總共有5個(gè)master節(jié)點(diǎn),通過(guò)以下步驟獲取一把鎖:

  •  獲取當(dāng)前時(shí)間戳,單位是毫秒
  •  輪流嘗試在每個(gè)master節(jié)點(diǎn)上創(chuàng)建鎖,過(guò)期時(shí)間設(shè)置較短,一般就幾十毫秒
  •  嘗試在大多數(shù)節(jié)點(diǎn)上建立一個(gè)鎖,比如5個(gè)節(jié)點(diǎn)就要求是3個(gè)節(jié)點(diǎn)(n / 2 +1)
  •  客戶(hù)端計(jì)算建立好鎖的時(shí)間,如果建立鎖的時(shí)間小于超時(shí)時(shí)間,就算建立成功了
  •  要是鎖建立失敗了,那么就依次刪除這個(gè)鎖
  •  只要?jiǎng)e人建立了一把分布式鎖,你就得不斷輪詢(xún)?nèi)L試獲取鎖

但是這樣的這種算法還是頗具爭(zhēng)議的,可能還會(huì)存在不少的問(wèn)題,無(wú)法保證加鎖的過(guò)程一定正確。

另一種方式:Redisson

此外,實(shí)現(xiàn)Redis的分布式鎖,除了自己基于redis client原生api來(lái)實(shí)現(xiàn)之外,還可以使用開(kāi)源框架:Redission

Redisson是一個(gè)企業(yè)級(jí)的開(kāi)源Redis Client,也提供了分布式鎖的支持。我也非常推薦大家使用,為什么呢?

回想一下上面說(shuō)的,如果自己寫(xiě)代碼來(lái)通過(guò)redis設(shè)置一個(gè)值,是通過(guò)下面這個(gè)命令設(shè)置的。

  •  SET anyLock unique_value NX PX 30000

這里設(shè)置的超時(shí)時(shí)間是30s,假如我超過(guò)30s都還沒(méi)有完成業(yè)務(wù)邏輯的情況下,key會(huì)過(guò)期,其他線(xiàn)程有可能會(huì)獲取到鎖。

這樣一來(lái)的話(huà),第一個(gè)線(xiàn)程還沒(méi)執(zhí)行完業(yè)務(wù)邏輯,第二個(gè)線(xiàn)程進(jìn)來(lái)了也會(huì)出現(xiàn)線(xiàn)程安全問(wèn)題。所以我們還需要額外的去維護(hù)這個(gè)過(guò)期時(shí)間,太麻煩了~

我們來(lái)看看redisson是怎么實(shí)現(xiàn)的?先感受一下使用redission的爽: 

  1. Config config = new Config();  
  2. config.useClusterServers()  
  3. .addNodeAddress("redis://192.168.31.101:7001")  
  4. .addNodeAddress("redis://192.168.31.101:7002")  
  5. .addNodeAddress("redis://192.168.31.101:7003")  
  6. .addNodeAddress("redis://192.168.31.102:7001")  
  7. .addNodeAddress("redis://192.168.31.102:7002")  
  8. .addNodeAddress("redis://192.168.31.102:7003");  
  9. RedissonClient redisson = Redisson.create(config);  
  10. RLock lock = redisson.getLock("anyLock");  
  11. lock.lock();  
  12. lock.unlock(); 

就是這么簡(jiǎn)單,我們只需要通過(guò)它的api中的lock和unlock即可完成分布式鎖,他幫我們考慮了很多細(xì)節(jié):

  •  redisson所有指令都通過(guò)lua腳本執(zhí)行,redis支持lua腳本原子性執(zhí)行
  •  redisson設(shè)置一個(gè)key的默認(rèn)過(guò)期時(shí)間為30s,如果某個(gè)客戶(hù)端持有一個(gè)鎖超過(guò)了30s怎么辦?

          redisson中有一個(gè)watchdog的概念,翻譯過(guò)來(lái)就是看門(mén)狗,它會(huì)在你獲取鎖之后,每隔10秒幫你把key的超時(shí)時(shí)間設(shè)為30s

    這樣的話(huà),就算一直持有鎖也不會(huì)出現(xiàn)key過(guò)期了,其他線(xiàn)程獲取到鎖的問(wèn)題了。

  •  redisson的“看門(mén)狗”邏輯保證了沒(méi)有死鎖發(fā)生。

         (如果機(jī)器宕機(jī)了,看門(mén)狗也就沒(méi)了。此時(shí)就不會(huì)延長(zhǎng)key的過(guò)期時(shí)間,到了30s之后就會(huì)自動(dòng)過(guò)期了,其他線(xiàn)程可以獲取到鎖)

這里稍微貼出來(lái)其實(shí)現(xiàn)代碼: 

  1. // 加鎖邏輯  
  2. private <T> RFuture<Long> tryAcquireAsync(long leaseTime, TimeUnit unit, final long threadId) {  
  3.     if (leaseTime != -1) {  
  4.         return tryLockInnerAsync(leaseTime, unit, threadId, RedisCommands.EVAL_LONG); 
  5.     }  
  6.     // 調(diào)用一段lua腳本,設(shè)置一些key、過(guò)期時(shí)間  
  7.     RFuture<Long> ttlRemainingFuture = tryLockInnerAsync(commandExecutor.getConnectionManager().getCfg().getLockWatchdogTimeout(), TimeUnit.MILLISECONDS, threadId, RedisCommands.EVAL_LONG); 
  8.      ttlRemainingFuture.addListener(new FutureListener<Long>() {  
  9.         @Override  
  10.         public void operationComplete(Future<Long> future) throws Exception {  
  11.             if (!future.isSuccess()) {  
  12.                 return;  
  13.             }  
  14.             Long ttlRemaining = future.getNow();  
  15.             // lock acquired  
  16.             if (ttlRemaining == null) {  
  17.                 // 看門(mén)狗邏輯  
  18.                 scheduleExpirationRenewal(threadId);  
  19.             }  
  20.         }  
  21.     });  
  22.     return ttlRemainingFuture;  
  23.  
  24. <T> RFuture<T> tryLockInnerAsync(long leaseTime, TimeUnit unit, long threadId, RedisStrictCommand<T> command) {  
  25.     internalLockLeaseTime = unit.toMillis(leaseTime);  
  26.     return commandExecutor.evalWriteAsync(getName(), LongCodec.INSTANCE, command,  
  27.               "if (redis.call('exists', KEYS[1]) == 0) then " +  
  28.                   "redis.call('hset', KEYS[1], ARGV[2], 1); " +  
  29.                   "redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); " +  
  30.                   "return nil; " +  
  31.               "end; " +  
  32.               "if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2]) == 1) then " +  
  33.                   "redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[2], 1); " +  
  34.                   "redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); " +  
  35.                   "return nil; " +  
  36.               "end; " +  
  37.               "return redis.call('pttl', KEYS[1]);",  
  38.                 Collections.<Object>singletonList(getName()), internalLockLeaseTime, getLockName(threadId)); 
  39.  
  40. // 看門(mén)狗最終會(huì)調(diào)用了這里  
  41. private void scheduleExpirationRenewal(final long threadId) {  
  42.     if (expirationRenewalMap.containsKey(getEntryName())) {  
  43.         return;  
  44.     }  
  45.     // 這個(gè)任務(wù)會(huì)延遲10s執(zhí)行  
  46.     Timeout task = commandExecutor.getConnectionManager().newTimeout(new TimerTask() {  
  47.         @Override  
  48.         public void run(Timeout timeout) throws Exception {  
  49.             // 這個(gè)操作會(huì)將key的過(guò)期時(shí)間重新設(shè)置為30s  
  50.             RFuture<Boolean> future = renewExpirationAsync(threadId);  
  51.             future.addListener(new FutureListener<Boolean>() {  
  52.                 @Override  
  53.                 public void operationComplete(Future<Boolean> future) throws Exception {  
  54.                     expirationRenewalMap.remove(getEntryName());  
  55.                     if (!future.isSuccess()) {  
  56.                         log.error("Can't update lock " + getName() + " expiration", future.cause());  
  57.                         return;  
  58.                     }  
  59.                     if (future.getNow()) {  
  60.                         // reschedule itself  
  61.                         // 通過(guò)遞歸調(diào)用本方法,無(wú)限循環(huán)延長(zhǎng)過(guò)期時(shí)間  
  62.                         scheduleExpirationRenewal(threadId);  
  63.                     }  
  64.                 }  
  65.             });  
  66.         }  
  67.     }, internalLockLeaseTime / 3, TimeUnit.MILLISECONDS);  
  68.     if (expirationRenewalMap.putIfAbsent(getEntryName(), new ExpirationEntry(threadId, task)) != null) {  
  69.         task.cancel();  
  70.     }  

另外,redisson還提供了對(duì)redlock算法的支持,

它的用法也很簡(jiǎn)單: 

  1. RedissonClient redisson = Redisson.create(config);  
  2. RLock lock1 = redisson.getFairLock("lock1");  
  3. RLock lock2 = redisson.getFairLock("lock2");  
  4. RLock lock3 = redisson.getFairLock("lock3");  
  5. RedissonRedLock multiLock = new RedissonRedLock(lock1, lock2, lock3);  
  6. multiLock.lock();  
  7. multiLock.unlock(); 

小結(jié):

本節(jié)分析了使用redis作為分布式鎖的具體落地方案

以及其一些局限性

然后介紹了一個(gè)redis的客戶(hù)端框架redisson,

這也是我推薦大家使用的,

比自己寫(xiě)代碼實(shí)現(xiàn)會(huì)少care很多細(xì)節(jié)。

基于zookeeper實(shí)現(xiàn)分布式鎖

常見(jiàn)的分布式鎖實(shí)現(xiàn)方案里面,除了使用redis來(lái)實(shí)現(xiàn)之外,使用zookeeper也可以實(shí)現(xiàn)分布式鎖。

在介紹zookeeper(下文用zk代替)實(shí)現(xiàn)分布式鎖的機(jī)制之前,先粗略介紹一下zk是什么東西:

Zookeeper是一種提供配置管理、分布式協(xié)同以及命名的中心化服務(wù)。

zk的模型是這樣的:zk包含一系列的節(jié)點(diǎn),叫做znode,就好像文件系統(tǒng)一樣每個(gè)znode表示一個(gè)目錄,然后znode有一些特性:

  •  有序節(jié)點(diǎn):假如當(dāng)前有一個(gè)父節(jié)點(diǎn)為/lock,我們可以在這個(gè)父節(jié)點(diǎn)下面創(chuàng)建子節(jié)點(diǎn);

          zookeeper提供了一個(gè)可選的有序特性,例如我們可以創(chuàng)建子節(jié)點(diǎn)“/lock/node-”并且指明有序,那么zookeeper在生成子節(jié)點(diǎn)時(shí)會(huì)根據(jù)當(dāng)前的子節(jié)點(diǎn)數(shù)量自動(dòng)添加整數(shù)序號(hào)

          也就是說(shuō),如果是第一個(gè)創(chuàng)建的子節(jié)點(diǎn),那么生成的子節(jié)點(diǎn)為/lock/node-0000000000,下一個(gè)節(jié)點(diǎn)則為/lock/node-0000000001,依次類(lèi)推。

  •  臨時(shí)節(jié)點(diǎn):客戶(hù)端可以建立一個(gè)臨時(shí)節(jié)點(diǎn),在會(huì)話(huà)結(jié)束或者會(huì)話(huà)超時(shí)后,zookeeper會(huì)自動(dòng)刪除該節(jié)點(diǎn)。
  •  事件監(jiān)聽(tīng):在讀取數(shù)據(jù)時(shí),我們可以同時(shí)對(duì)節(jié)點(diǎn)設(shè)置事件監(jiān)聽(tīng),當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)或結(jié)構(gòu)變化時(shí),zookeeper會(huì)通知客戶(hù)端。當(dāng)前zookeeper有如下四種事件:
  •  節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建
  •  節(jié)點(diǎn)刪除
  •  節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)修改
  •  子節(jié)點(diǎn)變更

基于以上的一些zk的特性,我們很容易得出使用zk實(shí)現(xiàn)分布式鎖的落地方案:

  1.  使用zk的臨時(shí)節(jié)點(diǎn)和有序節(jié)點(diǎn),每個(gè)線(xiàn)程獲取鎖就是在zk創(chuàng)建一個(gè)臨時(shí)有序的節(jié)點(diǎn),比如在/lock/目錄下。
  2.  創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)成功后,獲取/lock目錄下的所有臨時(shí)節(jié)點(diǎn),再判斷當(dāng)前線(xiàn)程創(chuàng)建的節(jié)點(diǎn)是否是所有的節(jié)點(diǎn)的序號(hào)最小的節(jié)點(diǎn)
  3.  如果當(dāng)前線(xiàn)程創(chuàng)建的節(jié)點(diǎn)是所有節(jié)點(diǎn)序號(hào)最小的節(jié)點(diǎn),則認(rèn)為獲取鎖成功。
  4.  如果當(dāng)前線(xiàn)程創(chuàng)建的節(jié)點(diǎn)不是所有節(jié)點(diǎn)序號(hào)最小的節(jié)點(diǎn),則對(duì)節(jié)點(diǎn)序號(hào)的前一個(gè)節(jié)點(diǎn)添加一個(gè)事件監(jiān)聽(tīng)。
  5.  比如當(dāng)前線(xiàn)程獲取到的節(jié)點(diǎn)序號(hào)為/lock/003,然后所有的節(jié)點(diǎn)列表為[/lock/001,/lock/002,/lock/003],則對(duì)/lock/002這個(gè)節(jié)點(diǎn)添加一個(gè)事件監(jiān)聽(tīng)器。

如果鎖釋放了,會(huì)喚醒下一個(gè)序號(hào)的節(jié)點(diǎn),然后重新執(zhí)行第3步,判斷是否自己的節(jié)點(diǎn)序號(hào)是最小。

比如/lock/001釋放了,/lock/002監(jiān)聽(tīng)到時(shí)間,此時(shí)節(jié)點(diǎn)集合為[/lock/002,/lock/003],則/lock/002為最小序號(hào)節(jié)點(diǎn),獲取到鎖。

整個(gè)過(guò)程如下:

具體的實(shí)現(xiàn)思路就是這樣,至于代碼怎么寫(xiě),這里比較復(fù)雜就不貼出來(lái)了。

Curator介紹

Curator是一個(gè)zookeeper的開(kāi)源客戶(hù)端,也提供了分布式鎖的實(shí)現(xiàn)。

他的使用方式也比較簡(jiǎn)單: 

  1. InterProcessMutex interProcessMutex = new InterProcessMutex(client,"/anyLock");  
  2. interProcessMutex.acquire();  
  3. interProcessMutex.release(); 

其實(shí)現(xiàn)分布式鎖的核心源碼如下: 

  1. private boolean internalLockLoop(long startMillis, Long millisToWait, String ourPath) throws Exception  
  2.  
  3.     boolean  haveTheLock = false 
  4.     boolean  doDelete = false 
  5.     try {  
  6.         if ( revocable.get() != null ) {  
  7.             client.getData().usingWatcher(revocableWatcher).forPath(ourPath);  
  8.         }  
  9.         while ( (client.getState() == CuratorFrameworkState.STARTED) && !haveTheLock ) {  
  10.             // 獲取當(dāng)前所有節(jié)點(diǎn)排序后的集合  
  11.             List<String>        children = getSortedChildren();  
  12.             // 獲取當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的名稱(chēng)  
  13.             String              sequenceNodeName = ourPath.substring(basePath.length() + 1); // +1 to include the slash  
  14.             // 判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是否是最小的節(jié)點(diǎn)  
  15.             PredicateResults    predicateResults = driver.getsTheLock(client, children, sequenceNodeName, maxLeases);  
  16.             if ( predicateResults.getsTheLock() ) {  
  17.                 // 獲取到鎖  
  18.                 haveTheLock = true 
  19.             } else {  
  20.                 // 沒(méi)獲取到鎖,對(duì)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的上一個(gè)節(jié)點(diǎn)注冊(cè)一個(gè)監(jiān)聽(tīng)器  
  21.                 String  previousSequencePath = basePath + "/" + predicateResults.getPathToWatch();  
  22.                 synchronized(this){ 
  23.                      Stat stat = client.checkExists().usingWatcher(watcher).forPath(previousSequencePath);  
  24.                     if ( stat != null ){  
  25.                         if ( millisToWait != null ){  
  26.                             millisToWait -= (System.currentTimeMillis() - startMillis);  
  27.                             startMillis = System.currentTimeMillis();  
  28.                             if ( millisToWait <= 0 ){  
  29.                                 doDelete = true;    // timed out - delete our node  
  30.                                 break;  
  31.                             } 
  32.                              wait(millisToWait);  
  33.                         }else{  
  34.                             wait();  
  35.                         }  
  36.                     }  
  37.                 }  
  38.                 // else it may have been deleted (i.e. lock released). Try to acquire again  
  39.             }  
  40.         } 
  41.      }  
  42.     catch ( Exception e ) {  
  43.         doDelete = true 
  44.         throw e;  
  45.     } finally{  
  46.         if ( doDelete ){  
  47.             deleteOurPath(ourPath);  
  48.         }  
  49.     }  
  50.     return haveTheLock;  

其實(shí)curator實(shí)現(xiàn)分布式鎖的底層原理和上面分析的是差不多的。這里我們用一張圖詳細(xì)描述其原理:

小結(jié):

本節(jié)介紹了zookeeperr實(shí)現(xiàn)分布式鎖的方案以及zk的開(kāi)源客戶(hù)端的基本使用,簡(jiǎn)要的介紹了其實(shí)現(xiàn)原理。相關(guān)可以參考:肝一下ZooKeeper實(shí)現(xiàn)分布式鎖的方案,附帶實(shí)例!

兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較

學(xué)完了兩種分布式鎖的實(shí)現(xiàn)方案之后,本節(jié)需要討論的是redis和zk的實(shí)現(xiàn)方案中各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

對(duì)于redis的分布式鎖而言,它有以下缺點(diǎn):

  •  它獲取鎖的方式簡(jiǎn)單粗暴,獲取不到鎖直接不斷嘗試獲取鎖,比較消耗性能。
  •  另外來(lái)說(shuō)的話(huà),redis的設(shè)計(jì)定位決定了它的數(shù)據(jù)并不是強(qiáng)一致性的,在某些極端情況下,可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。鎖的模型不夠健壯
  •  即便使用redlock算法來(lái)實(shí)現(xiàn),在某些復(fù)雜場(chǎng)景下,也無(wú)法保證其實(shí)現(xiàn)100%沒(méi)有問(wèn)題,關(guān)于redlock的討論可以看How to do distributed locking
  •  redis分布式鎖,其實(shí)需要自己不斷去嘗試獲取鎖,比較消耗性能。

但是另一方面使用redis實(shí)現(xiàn)分布式鎖在很多企業(yè)中非常常見(jiàn),而且大部分情況下都不會(huì)遇到所謂的“極端復(fù)雜場(chǎng)景”

所以使用redis作為分布式鎖也不失為一種好的方案,最重要的一點(diǎn)是redis的性能很高,可以支撐高并發(fā)的獲取、釋放鎖操作。

對(duì)于zk分布式鎖而言:

  •  zookeeper天生設(shè)計(jì)定位就是分布式協(xié)調(diào),強(qiáng)一致性。鎖的模型健壯、簡(jiǎn)單易用、適合做分布式鎖。
  •  如果獲取不到鎖,只需要添加一個(gè)監(jiān)聽(tīng)器就可以了,不用一直輪詢(xún),性能消耗較小。

但是zk也有其缺點(diǎn):如果有較多的客戶(hù)端頻繁的申請(qǐng)加鎖、釋放鎖,對(duì)于zk集群的壓力會(huì)比較大。

小結(jié):

綜上所述,redis和zookeeper都有其優(yōu)缺點(diǎn)。我們?cè)谧黾夹g(shù)選型的時(shí)候可以根據(jù)這些問(wèn)題作為參考因素。

建議

通過(guò)前面的分析,實(shí)現(xiàn)分布式鎖的兩種常見(jiàn)方案:redis和zookeeper,他們各有千秋。應(yīng)該如何選型呢?

就個(gè)人而言的話(huà),我比較推崇zk實(shí)現(xiàn)的鎖:

因?yàn)閞edis是有可能存在隱患的,可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不對(duì)的情況。但是,怎么選用要看具體在公司的場(chǎng)景了。

如果公司里面有zk集群條件,優(yōu)先選用zk實(shí)現(xiàn),但是如果說(shuō)公司里面只有redis集群,沒(méi)有條件搭建zk集群。

那么其實(shí)用redis來(lái)實(shí)現(xiàn)也可以,另外還可能是系統(tǒng)設(shè)計(jì)者考慮到了系統(tǒng)已經(jīng)有redis,但是又不希望再次引入一些外部依賴(lài)的情況下,可以選用redis。

這個(gè)是要系統(tǒng)設(shè)計(jì)者基于架構(gòu)的考慮了。 

 

責(zé)任編輯:龐桂玉 來(lái)源: 馬哥Linux運(yùn)維
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