请谈谈对分布式锁的理解和实现？

面试题之五

请谈谈对分布式锁的理解和实现？

难度指数：四星级

考察频率：85%

开发年限：3-5年

一.概念

分布式锁：是一种跨进程、机器节点的互斥锁，可以用来保证多台机器接待对于共享资源的访问排它性。

和线程本质上是一样的，线程锁的生命周期是单进程多线程，分布式锁的生命周期是多进程多机器节点。

本质上：需要满足锁的几个特性：

​ 1）排它性：同一个时刻只能有一个节点访问资源。

​ 2）可重入性：允许一个获得锁的进程，在没有释放锁之前重新获得锁。

3）锁的获取、释放的方法。

4）锁：失效机制、从而避免死锁的情况。

只要满足上述这些特性的技术组件，都可以实现分布式锁。

二.实现

1）RDBMS:如何来实现锁的排它性。唯一约束。

​ 针对某个方法加锁，建一个表，方法名作为字段，设置其为唯一约束。

抢占锁的逻辑：插入一条数据，如果有其他线程获得了某个方法的锁，那么这个时候插入数据fail，从而保证互斥性。这种实现方式比较简单，考虑重入性，锁失效机制，阻塞机制，比较麻烦。

2)Redis，指令：SETNX命令，可以实现锁的排它性。如果锁不存在，则返回1，存在则返回0，可以设置过期失效时间（expire）,可以避免死锁问题。

锁过期，但是业务逻辑还没有结束。这种情况下，写一个定时任务，对指定的key进行续约。

Redisson这个开源组件，就提供了分布式锁的封装实现，并且也内置了一个WatchDog机制对key做续约。

99%,解决问题。

高可用集群可能由于场景（主从切换）导致key失效，这种情况可能由于多个线程抢占同一个锁资源，Redis官方提供了一个RedLock的解决方案。

3）本质CP模型，（一致性、分区容错特性），Redis(AP模型)，由于数据一致性问题，会导致出现多个线程抢占到锁的情况很难避免。CP模型下实现分布式锁的特性，Zookeeper。

4）数据一致性，ZAB协议保证（Zookeeper Atomic Broadcase)原子广播协议，通过ZAB协议可以保证集群主 从节点的数据同步、从而保证数据一致性。

5）Zookeeper基于有序节点，再加上Watch机制实现互斥和唤醒操作。

思考

分布式系统和并发安全的理解。

技术底层