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分布式锁三种实现方式及对比

2020年06月23日  | 萬仟网IT编程  | 我要评论

分布式锁三种实现方式:

1. 基于数据库实现分布式锁;

2. 基于缓存(redis等)实现分布式锁;

3. 基于zookeeper实现分布式锁;

一, 基于数据库实现分布式锁

1. 悲观锁

利用select … where … for update 排他锁

注意: 其他附加功能与实现一基本一致,这里需要注意的是“where name=lock ”,name字段必须要走索引,否则会锁表。有些情况下,比如表不大,mysql优化器会不走这个索引,导致锁表问题。

2. 乐观锁

所谓乐观锁与前边最大区别在于基于cas思想,是不具有互斥性,不会产生锁等待而消耗资源,操作过程中认为不存在并发冲突,只有update version失败后才能觉察到。我们的抢购、秒杀就是用了这种实现以防止超卖。

通过增加递增的版本号字段实现乐观锁

二, 基于缓存(redis等)实现分布式锁

1. 使用命令介绍:

(1)setnx

setnx key val:当且仅当key不存在时,set一个key为val的字符串,返回1;若key存在,则什么都不做,返回0。

(2)expire

expire key timeout:为key设置一个超时时间,单位为second,超过这个时间锁会自动释放,避免死锁。

(3)delete

delete key:删除key

在使用redis实现分布式锁的时候,主要就会使用到这三个命令。

2. 实现思想:

(1)获取锁的时候,使用setnx加锁,并使用expire命令为锁添加一个超时时间,超过该时间则自动释放锁,锁的value值为一个随机生成的uuid,通过此在释放锁的时候进行判断。

(2)获取锁的时候还设置一个获取的超时时间,若超过这个时间则放弃获取锁。

(3)释放锁的时候,通过uuid判断是不是该锁,若是该锁,则执行delete进行锁释放。

三, 基于zookeeper实现分布式锁

zookeeper是一个为分布式应用提供一致性服务的开源组件,它内部是一个分层的文件系统目录树结构,规定同一个目录下只能有一个唯一文件名。基于zookeeper实现分布式锁的步骤如下:

(1)创建一个目录mylock;
(2)线程a想获取锁就在mylock目录下创建临时顺序节点;
(3)获取mylock目录下所有的子节点,然后获取比自己小的兄弟节点,如果不存在,则说明当前线程顺序号最小,获得锁;
(4)线程b获取所有节点,判断自己不是最小节点,设置监听比自己次小的节点;
(5)线程a处理完,删除自己的节点,线程b监听到变更事件,判断自己是不是最小的节点,如果是则获得锁。

这里推荐一个apache的开源库curator,它是一个zookeeper客户端,curator提供的interprocessmutex是分布式锁的实现,acquire方法用于获取锁,release方法用于释放锁。

优点:具备高可用、可重入、阻塞锁特性,可解决失效死锁问题。

缺点:因为需要频繁的创建和删除节点,性能上不如redis方式。

四,对比

数据库分布式锁实现

缺点:

1.db操作性能较差,并且有锁表的风险

2.非阻塞操作失败后,需要轮询,占用cpu资源;

3.长时间不commit或者长时间轮询,可能会占用较多连接资源

redis(缓存)分布式锁实现

缺点:

1.锁删除失败 过期时间不好控制

2.非阻塞,操作失败后,需要轮询,占用cpu资源;

zk分布式锁实现

缺点:性能不如redis实现,主要原因是写操作(获取锁释放锁)都需要在leader上执行,然后同步到follower。

总之:zookeeper有较好的性能和可靠性。

从理解的难易程度角度(从低到高)数据库 > 缓存 > zookeeper

从实现的复杂性角度(从低到高)zookeeper >= 缓存 > 数据库

从性能角度(从高到低)缓存 > zookeeper >= 数据库

从可靠性角度(从高到低)zookeeper > 缓存 > 数据库

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持萬仟网。

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