1. 什么是分布式锁?

锁大家已经很清楚了,就是避免线程竞争出现问题,那分布式锁,自然在分布式环境下避免线程或进程竞争出现问题了。

一句话回答: 分布式下,对共享资源进行互斥访问的一种处理机制

列几个应用场景(工作中实际用到的):

1. 定时任务

定时任务写在服务里时,同时启动了多个服务,这个时候就需要用到分布式锁,保证只有一个服务去执行定时任务。(即便定时任务有幂等性,但是也要考虑并发带来的问题

2. 三方认证信息维护

我们要接入第三方系统(例如:微信公众平台),通过Token进行访问,Token失效时,需要去更新Token,这个时候只允许一个服务去更新,其他服务使用旧的token访问(微信拿到新token时,旧的token还有5分钟有效期),其他第三方系统我们也是用到了分布式锁处理。


上面两个例子,公司至今还有系统在使用,大部分定时任务已经移植到了统一调度中心,三方信息维护目前还在应用,至于网上经常看到的秒杀,抢购的案例,我是不赞同用分布式锁的,分布式锁也要解决单点问题,其次分布式锁性能也较低。




2. Redis如何实现分布式锁?【极速回答版】

这个面试题我真的不想说了,不知道问了多少次,这里我简单快速的回顾一下,不像网上的长篇大论去讨论,而是说一些关键注意事项,这些事项说完,面试基本没有问题,没有谁面试真的让你去代码实现分布式锁。

1. 原子性
设置获取锁的命令一定要原子性,不能分多个命令进行,如果确实需要多个命令,则使用Lua脚本去完成。

2. 持有线程
因为要保证锁的安全性,要求记录持有锁的线程,允许重入和解锁,也避免其他线程未持有锁释放该锁。

3. 锁释放
如果获取锁的服务自身挂掉,也要保证锁能够释放掉,这个时候通常用超时(key有效期)来处理。

4. 超时检查
如果应用没有挂,结果锁超时释放了,这也是一个问题,这个时候就可以通过检查持锁线程状态的方式去解决,另起检查线程(我是不理解了,另起检查线程,万一它也挂了呢,所以多此一举嘛,也可以自身检查后延长时间,这个就更不靠谱了,自己执行任务都超时了,还来得及延长锁么

5. 单点性
如果Redis服务自身挂了,也要考虑锁是否还能被使用,这个时候就需要集群处理了。


通过上面几点看,自身去实现一个分布式锁,太繁琐,所以Redis官方给了建议,使用Redlock(也有一些其它的框架实现Redis分布式锁);那么新的面试题又来了,Redlock的实现原理。

这里先不去对比其他方式实现分布式锁(例如zookeeper和数据库等)



3. Redlock实现原理?问题分析

Redlock的实现原理如下:

  1. 获取当前时间戳
  2. 尝试在多个Redis节点上获取锁,每个节点使用相同的keyvalue,并设置一个过期时间。
  3. 统计成功获取锁的节点数量,根据1的时间计算获取锁花费的时间,判断锁是否过期
  4. 如果大多数节点获取锁成功,并在有效期内,则获取成功
  5. 如果获取锁失败,则在所有成功获取锁的节点上释放锁。

Redlock也存在一些问题,例如:

1. 时钟偏移

  • 如果每个节点时间戳不一样,过期时间可能计算错误

2. 锁提前释放

  • 和第一道题的一样,如果还没有释放锁,锁已经过期了,导致其他客户端可以获取锁

3. 分布式系列问题,用例子说明

  • 1 2 3 4 5 台服务,A线程在 1 2 3 设置键成功,A持有锁,B线程在4 5 设置键,此时 3 挂了,重启后丢失A创建的键,B线程又设置键成功了,那就AB均获取到锁了,可以通过持久化解决。
  • 1 2 3 4 5 台服务,A线程在 1 2 设置键成功,B线程在 3 4 设置键成功,C线程在 5 设置键成功,导致都获取不到锁,只能都释放重新来了,很难完全解决。

4. 性能问题

  • 节点越多,获取锁的时间就越长,情况也会越复杂

所以Redlock也不能很好的解决分布式锁的系列问题, 这个时候又来个Redlock++,它可以解决一部分问题,更复杂了,没有必要再深入了,通常情况下,使用分布式锁也得取舍,因为它本身为了解决互斥问题,却带来了更多的问题,要么直接使用开源的分布式锁框架,要么直接改变业务方式。