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分布式锁是一种在分布式系统环境下用于保证多个进程/节点对共享资源实现互斥访问的机制。其本质是通过某种中间件如Redis、ZooKeeper等实现跨节点的锁控制确保在分布式环境中同一时刻只有一个客户端能获取锁并执行关键操作避免出现并发冲突。
二、分布式锁应用场景
场景1分布式定时任务重复执行
业务背景多个服务器节点部署相同的定时任务如每日生成报表需避免重复执行。无分布式锁的问题 节点A和节点B在同一时间触发任务两个节点同时生成报表导致数据重复写入或资源浪费。 分布式锁的作用 任务执行前先获取锁只有获取锁的节点能执行任务其他节点等待或跳过避免重复操作。
场景2微服务接口幂等性保障
业务背景支付接口可能因网络重试导致多次调用需保证同一笔支付只扣款一次。无分布式锁的问题 用户点击支付后因网络延迟导致客户端重试多个支付请求同时到达服务器可能多次扣除余额。 分布式锁的作用 以订单ID为键获取分布式锁确保同一订单的支付请求仅能被处理一次实现幂等性。
三、分布式锁核心特性与需求
分布式锁需满足以下关键特性
互斥性同一时刻仅一个节点持有锁安全性锁只能由持有者释放避免误释放如用唯一标识校验容错性节点崩溃时锁需自动失效如超时机制可用性中间件集群故障时锁服务仍能正常工作如ZooKeeper的选举机制。
四、分布式锁常见的实现方式
一基于关系型数据库如MySQL的实现
1. 实现原理
唯一索引方案通过插入唯一索引记录标识锁状态插入成功即获取锁排他锁方案使用SELECT ... FOR UPDATE语句加行锁
2. 核心问题
问题类型具体表现性能瓶颈数据库IO操作耗时高并发场景下频繁加锁导致吞吐量骤降TPS通常1000锁失效缺失无自动过期机制客户端崩溃会导致锁永久占用需额外实现定时任务清理死锁可靠性不足主从切换时可能出现锁丢失如MySQL半同步复制延迟集群复杂需处理数据库连接池管理、事务一致性等问题实现复杂度高
3. 适用场景
小规模系统QPS100对性能要求极低的测试环境无高可用需求的简单场景
二基于Redis的分布式锁
1. 实现演进
基础方案使用SET NX key value加锁DEL key释放锁存在误删风险安全方案SET key value NX PX 30000加锁时设置唯一标识过期时间Redlock算法多实例方案 依次向N个Redis实例申请锁超过半数实例成功则认为获取锁释放锁时向所有实例发送释放请求
2. 核心优缺点
优势 高性能单实例TPS可达10万适合高并发场景轻量级纯内存操作实现简单灵活扩展支持主从/集群模式 风险点 主从切换时可能丢锁异步复制导致需严格控制过期时间过短易误释放过长导致死锁
3. Redlock算法实战参数
参数推荐值说明实例数N5保证半数以上节点可用3节点需2成功5节点需3成功锁过期时间5-10s需大于网络RTT业务处理时间建议为业务耗时的1.5倍重试间隔50-100ms失败后随机延迟重试避免惊群效应
三基于ZooKeeper的分布式锁
1. 实现原理
利用ZooKeeper的临时顺序节点特性 客户端在/locks路径下创建临时顺序节点检查是否为最小序号节点是则获取锁非最小节点监听前一节点删除事件释放锁时删除临时节点触发后续节点获取锁
2. 核心优势
自动失效机制客户端崩溃时临时节点自动删除避免死锁强一致性基于ZAB协议保证分布式事务一致性高可靠性节点故障时通过选举机制快速恢复可重入性可通过节点路径记录客户端标识实现重入逻辑
3. 性能表现
单次锁操作耗时约10-50ms含网络往返集群模式下吞吐量可达5000-10000TPS适合对可靠性要求高于性能的场景
