面试官又问我分布式锁。。。

前言

大家好,我是捡田螺的小男孩。今天跟大家探讨一下分布式锁的设计与实现方式哈。希望对大家有帮助,如果有不正确的地方,欢迎指出,一起学习,一起进步。

  • 分布式锁概述
  • 数据库分布式锁
  • Redis算法分析的目的是分布式锁
  • Zookeeper分布式锁
  • 三种分布式锁对比
  • 公众号:捡田螺的小男孩

1. 分布式锁概述

我们的系统都是分布式部署的算法导论,日常开发中,秒杀下单、抢购商品等等业务场景,为了防⽌库存超卖,都需要用到分布式锁

分布式锁其实就是,控制分布线程撕裂者式系统不同进程共同访问共享资源的一种锁的实现。如果不同的系开源节流是什么意思线程池面试题或同一开源个系统的多线程是什么意思不同主机之间共享了某个临界资源,往往需要互斥来防止彼此干数据库设计扰,以保证一致性。

业界分多线程是什么布式锁数据库系统概论的实现,一般有这多线程并发3种方式:多线程下载

  • 基于数据库线程和进程的区别是什么实现的分布式锁
  • 基于Redis实现的分布式锁
  • 基于Zookeeper实现的分布式锁

2. 基于数据库的分布式锁

2.1 数据库悲观锁实现的分布式锁

可以使用select ... for upd数据库系统的核心是ate 来实多线程现分布式锁。线程撕裂者我们自己的项目多线程下载分布式定时任务,就有算法的五个特性使多线程并发线程撕裂者过类似的实现方案,我给大家来展示个数据库有哪几种简单版的哈

表结构如下:

CREATE TABLE `t_resource_lock` (
  `method_name` varchar(45) COLLATE utf8_bin NOT NULL DEFAULT '方法名字',
  `status` char(1) COLLATE utf8_bin NOT NULL DEFAULT '' COMMENT 'S,F,P',
  `lock_flag` int(10) unsigned NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '1是已经锁 0是未锁',
  `begin_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '开始时间',
  `end_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '结束时间',
  `client_ip` varchar(45) COLLATE utf8_bin NOT NULL DEFAULT '抢到锁的IP',
  `method_time` int(10) unsigned NOT NULL DEFAULT '60' COMMENT '方法生命周期内只允许一个结点获取一次锁,单位:分钟',
  PRIMARY KEY (`method_name`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COLLATE=utf8_bin

加锁lock方法的伪代码如下数据库软件

@Transcational //需要加事务
public boolean lock(String methodName,int time){
   resourceLock = 'select * from t_resource_lock where method_name ='#{methodName}' for update';
   try{
    if(resourceLock==null){
      //插入锁的数据
      resourceLock = new ResourceLock();
      resourceLock.setMethodTime(time);
      resourceLock.setLockFlag(1);  //上锁
      resourceLock.setStatus(P); //处理中
      resourceLock.setBeginTime(new Date());
      int count = "insert into resourceLock"; 
      if(count==1){
         //获取锁成功
         return true;
      }
      return false;
   }
   }catch(Exception x){
      return false;
   }
   //没上锁并且锁已经超时,即可以获取锁成功
   if(resourceLock.getLockFlag=='0'&&'S'.equals(resourceLock.getstatus)
    && new Date()>=resourceLock.addDateTime(resourceLock.getBeginTime(,time)){
      resourceLock.setLockFlag(1);  //上锁
      resourceLock.setStatus(P); //处理中
      resourceLock.setBeginTime(new Date());
      //update resourceLock;
      return true;
   }else if(new Date()>=resourceLock.addDateTime(resourceLock.getBeginTime(,time)){
     //超时未正常执行结束,获取锁失败
     return false;
   }else{
     return false;
   } 
}

解锁unlock方法的伪代算法分析的目的是码如下:

public void unlock(String methodName,status){
      resourceLock.setLockFlag(0);  //上锁
      resourceLock.setStatus(status); S:表示成功,F表示失败
      //update resourceLock;
      return ;
}

整体流程:

try{
if(lock(methodName,time)){ //加锁
   status = process();//你的业务逻辑处理。
 }
} finally{
    unlock(); //释放锁
}

其实这个悲观锁实现的分布式锁,整体的流程还是比较清晰的。就是先select ... for update 锁住主键method_name那个记录,如果为空,则可以插入一条记录,如果数据库软件已有记录判断下状态和算法的五个特性时间多线程,是否已经超时。这里需要注意一下哈,必须要加事务哈。

2.2 数据库乐观锁实现的分布式锁

除了悲观锁,还可以用乐观锁实现分布式多线程锁。乐观锁,顾线程和进程的区别是什么名思义,就数据库系统概论第五版课后答案是很乐观,每次更新操作,都觉得不多线程会存在并发冲线程数是什么突,只有更新失败后,才重试。它就是基于CAS思想实现的。我以前的公司数据库系统工程师扣减线程池数据库查询语句的七个参数余额就是用这种方案。

就是搞个version字段,每次更新修改算法的五个特性,都会自增加一,然算法导论后去更新余额时,多线程和多进程的区别把查出来的那个版本号,带开源代码网站github数据库查询语句上条件去更新,如果是上次那个版本号,线程撕裂者就更新,如果不是,就继续重试。

大概流程如下:

  1. 算法工程师询版本号和余额
select version,balance from account where user_id ='666';

假设查到版本号是o算法的有穷性是指ld算法Versio多线程是数据库系统工程师什么意思n=1.

  1. 逻辑处理,判断余额多线程面试题
if(balance<扣减金额){
   return;
}
left_balance = balance - 扣减金额;
  1. 进行扣减余额
update account set balance = #{left_balance} ,version = version+1 where version
= #{oldVersion} and balance>= #{left_balance};

大家可以看下这个流程图哈:

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3.基于R开源中国edis实现的分布式锁

Redis分布式锁一般有以下这几种实线程是什么意思现方式:

  • setnx + expire
  • setnx + v数据库系统的核心是alue值是过期时间
  • set的扩算法的有穷性是指展命令(set ex px nx)
  • se线程池t ex px nx + 校验唯一随机值算法设计与分析,再删除
  • Redisson
  • Redisson + RedLock

3.1 setnx多线程编程 + expire

聊到Red开源中国is分布式锁,很多小伙伴算法工程师反手就是setnx + expire,如下:

if(jedis.setnx(key,lock_value) == 1){ //setnx加锁
    expire(key,100); //设置过期时间
    try {
        do something  //业务处理
    }catch(){
    }
  finally {
       jedis.del(key); //释放锁
    }
}

这段代码是多线程和多进程的区别可以加锁成功,但是你有没有发现问题,加锁操作和设置超时时间是分开的。算法的有穷性是指假设在执行完setnx加锁后,线程正要执行expire设置过期时间时线程撕裂者,进程cra算法设计与分析sh线程池面试题算法的时间复杂度取决于或者要重启维护了,那这个锁就线程数是什么生不老了,别的线程永远获取不到锁啦,所以分布式锁不能这么实现

3.数据库原理2 setnx + value值是过期时间

long expires = System.currentTimeMillis() + expireTime; //系统时间+设置的过期时间
String expiresStr = String.valueOf(expires);
// 如果当前锁不存在,返回加锁成功
if (jedis.setnx(key, expiresStr) == 1) {
        return true;
} 
// 如果锁已经存在,获取锁的过期时间
String currentValueStr = jedis.get(key);
// 如果获取到的过期时间,小于系统当前时间,表示已经过期
if (currentValueStr != null && Long.parseLong(currentValueStr) < System.currentTimeMillis()) {
     // 锁已过期,获取上一个锁的过期时间,并设置现在锁的过期时间(不了解redis的getSet命令的小伙伴,可以去官网看下哈)
    String oldValueStr = jedis.getSet(key, expiresStr);
    if (oldValueStr != null && oldValueStr.equals(currentValueStr)) {
         // 考虑多线程并发的情况,只有一个线程的设置值和当前值相同,它才可以加锁
         return true;
    }
}
//其他情况,均返回加锁失败
return false;
}

日常开发中,有些小伙伴就是这么实现分布式算法的时间复杂度是指什么锁的,但是会有开源矿工这些缺点

  • 过期时间是客户端自算法的特征己生成的,分布式环境算法的有穷性是指下,每个客户端的时间必须同步。
  • 没有保存持多线程的实现方式多线程下载有者的唯一标识,可能被别的客户线程安全的集合有哪些端释放/解锁线程开源节流是什么意思池面试题
  • 锁过期的时候,并发多个客户端同时请求过来,都执行了jedis.getSet(),最终只能有一个客户端加锁成功,但是该客户端锁的过期时间,可能被别的客户端覆盖。

3算法设计与分析.数据库原理3 set的扩展命令(s数据库管理系统e线程池的七个参数t算法的特征 ex px nx)

这个命令的几个参数分别表示什么意思呢?跟大家复习一下:

SET key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX]
  • EX second :设置键的过期时间为second秒。
  • PX millisecon线程安全d :设置键的过数据库系统工程师期时间为millisecond数据库系统工程师毫秒。
  • NX :开源中国只在键不存在时,才对键进行设置操作。
  • XX :开源是什数据库系统工程师么意思只在键已经存在时,才开源阅读app下载安装对键进行设置操作。
if(jedis.set(key, lock_value, "NX", "EX", 100s) == 1){ //加锁
    try {
        do something  //业务处理
    }catch(){
  }
  finally {
       jedis.del(key); //释放锁
    }
}

这个方案可线程撕裂者能存在这样的问题:

  • 锁过期释放了,业务还没执行完。
  • 开源矿工源中国被别的线程误删。

有些伙伴可能会有个疑问,开源矿工就是锁为什么开源软件会被别的线程误删呢?假设并发多线程场景下,线程数据库系统的核心是A获得了锁,但是它没释放锁,线程B是获取不到锁的,所以按道理它是执行不到加锁下算法的五个特性面的代码滴,怎么会导致锁被别的线程误开源删呢?

假设线程A和B,都想用key加锁,最后A抢到锁加锁成功,但是由于执行业务逻辑的耗时很长开源代码网站github,超过开源了设置的超时时间100s。这时候,Redis就自动释数据库系统概论放了key锁。这时候线程B就可以加锁成功了,接下啦,它也执行业务逻辑处理多线程并发中线程的状态。假设碰巧这时候,A执开源代码网站github行完自己的业务逻辑,它就去释放锁,但是它就把B的数据库管理系统锁给释放了。

3.4 set算法的五个特性 ex px nx + 校验唯一随机值,再删除

为了解决锁被别的线程误删问题。可以在set ex px nx的基础上,加上个校验的唯一随机值,如下:

if(jedis.set(key, uni_request_id, "NX", "EX", 100s) == 1){ //加锁
    try {
        do something  //业务处理
    }catch(){
  }
  finally {
       //判断是不是当前线程加的锁,是才释放
       if (uni_request_id.equals(jedis.get(key))) {
          jedis.del(key); //释放锁
        }
    }
}

在这里,判断当前线程加的锁和释放锁是不是数据库查询语句一个原子操作。如果调用jedis.d多线程并发el()释放锁的时候算法是什么,可能这把锁已经不属于当前客户端,会解除他人加的锁。

一般也开源软件是用线程lua脚本代替。lua脚本如下:

if redis.call('get',KEYS[1]) == ARGV[1] then
   return redis.call('del',KEYS[1]) 
else
   return 0
end;

这种方式比较不错了,一般情况算法的时间复杂度取决于下,已经可以使用开源节流这种实现数据库管理系统方式。但是还是存多线程编程在:锁过数据库管理系统期释放了,业务还没执行完的问题

3.5 Redisson

对于可能存在锁过期释放,业务没执行完的问题。我们可以稍微把锁过期时间设置长一些,大于正常业务开源是什么意思处理线程安全时间就好啦。其实我们还可以给获得锁的线程,开启一个定时守护线程,每隔一段时间检查锁是否还存在,存在则对锁的过期时间线程安全延长,防止锁过期提前释放。

当前开源框架Red线程安全isson解决了这个问题。可以看下Redisson底层原理图:

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只要线程一加锁成功,就会启动一个watch dog看门狗,它是一个后台线程,会每隔数据库10秒检查一下,如果线程1还持有锁,那么就会不断的延长锁key的生存时间。因此,Redisson就是使用wa多线程的实现方式tch dog解决了锁过期释放,业务没执行完问题

3.6 Re多线程面试题disson + RedLock

前面六种方案都只是基于Redis单机版线程撕裂者的分布式锁讨论,还不是很完美。因为Re数据库系统的核心是dis一般都是集群部署的:

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如果线程一在Redismaster节点上拿到了锁,但是加锁的key还没同步到slave节点。恰好这开源阅读开源节流是什么意思maste开源r节点发生故多线程编程障,一个slave开源节流据库原理点就会升级为master节点。线程二就可以顺理成章获取同个ke数据库系统概论第五版课后答案y的锁啦,但线程一也已经拿到锁了,锁的安全性就没了。

为了解决这个问题,Redis作者antirez提出一种高级的多线程是什么意思分布式锁算法Redlock。它的核心思想是这样的:

部署多个Redis master,以线程安全保证它们不会同时宕掉。并且这些master节点是完全相互独立的,相互之间不存在数据同步。算法的特征同时,需要确保数据库有哪几种在这多个数据库有哪几种master实例上,是与在Redis单实例,使用相同方法来获取和释放锁。

我们假设当前有5个Redis master节点算法是什么,在5台服务器上面运行这些Redis实例。

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RedLock的实现步骤:

  1. 获取当算法设计与分析前时间,以毫秒为算法分析的目的是单位。
  2. 按顺序向5个master节点请求加锁。客户端设开源阅读app下载安装置网络连接和响应超时多线程的实现方式时间,并且超时时间要小于锁的失效时线程数多线程应用场景例子是什么间。(假设锁自动失效时间为10秒,则超时时间一般在5-数据库有哪几种50毫秒之间,我们就假设超时时间是50ms吧)。如果超多线程面试题时,跳过该mast开源阅读app下载安装er节点,尽快去尝试下一个master节点。
  3. 客户端使用当前时间多线程是什么减去开始获取锁时间(即步骤1记录的时间),得到获取锁使用的时间。当且仅当多线程和多进程的区别超过一半(N/2+1,这里线程是5/2数据库+1=3个节点)的Redis master节点都获得锁,并且使用的时线程池面试题间小于锁失效时间时,锁才算获取成功。(如上图,10s> 30ms+40ms+50ms+4m线程池的七个参数0s+50ms)
  4. 如果取到了锁,key的真正数据库查询语句线程是什么意思效时间就变啦,需要减去获取锁所使用的时数据库间。
  5. 如果获取锁失败(没有在至少N/2+1个master实例数据库查询语句取到锁,有或者获取锁时间已经超过了有效时间),客户端要在所有的master节点上算法的时间复杂度取决于解锁(即便有多线程是什么意思些master节点根本就没有加锁成功,也需线程安全要解锁,以防止有些漏网之鱼)。

简化下步骤就是:

  • 按顺序向5个ma多线程面试题ster节点请求加锁
  • 数据库查询语句据设置的超时时间来判断,是不是要跳过该master节点。
  • 如果大于等于3个节点加锁成开源功,并且使用开源阅读app下载安装的时数据库间小于锁的开源节流是什么意思有效期,即可认定加锁成功啦。
  • 如果获取锁失败,解锁!

Redisson实现了redLock算法的时间复杂度取决于版本的锁,有兴趣的小伙伴,线程数是什么可以去了解一下哈~

4 Zookeeper分布式锁

在学习Zookeeper分布式数据库软件线程是什么锁之前,我们先复习一下Zookeeper的节点哈。

Zookeeper的节点Znode有四种类型:

  • 持久节点算法:默认的节点类型。创建节点的客户端与开源节流是什么意思zookeeper断开连接后,该节点依旧存在。
  • 持久节点顺线程安全序节点:所谓顺序节点,就是在创建节点时,Zookeeper根据创建的时间顺序给该节点名称进行编号,持久节点顺序节点就是算法的时间复杂度取决于有顺序的持久节点。
  • 临时节开源代码网站github点:和持久算法设计与分析节点相反,当多线程是算法的时间复杂度是指什么什么意思创建节点的客户端与zooke算法eper断开连接后,临线程池面试题时节点会被删除。
  • 临时顺序节点:有顺序的临时节点。

Zook多线程是什么意思eeper分布式锁实现应用了临时顺序节点。

4.1 zk获取锁过程

当第一个客户端请开源节流是什么意思求过来时算法的五个特性,Zookeeper客户端会创建一个持久节点/locks。如果它(Client1)想获得锁,需要在locks节点下创建一个顺序节点lock1.如图

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接着,客户线程安全端Cl算法设计与分析ient1会查找locks下面的所有临时顺序子节点,判断自己的节点lock1是不是排序最小的那一个,如果是,则成功获得锁。

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这时候如果又来一个客户端算法的特征client2数据库开源是什么意思有哪几种前来尝试获得锁,它会在locks下再创建一个临时节点lo开源中国ck2

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客户端client2一样也会查找locks下面的所有临时顺序子节点,判断自己的节点lock2是不是最小开源多线程下载软件的,此时,发现lock1才是最小的,于是获取锁多线程的实现方式失败。获取锁算法的五个特性失败,它是不会甘心的,client2向它排序靠前的节点lock1注册W多线程并发中线程的状态atcher事开源中国件,用来监听lock1是否存在,也就算法是说cli开源阅读app下载安装ent2抢锁失开源中国败进入等待状态。

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此时,如果再来一个客多线程并发中线程的状态户端Client数据库原理3来尝试获取锁,它会在locks下再创建一个临时节点lock3

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同样的,client3一样也会查找locks下面的所有临时顺序子节点,判断自己的节点loc多线程是什么意算法分析的目的是k3是不是最小的,发现自己不是最小的,算法工程师就获取锁失败。它也是不会甘心的,它多线程应用场景例子会向在它前面的节点lock2注册Watcher事件数据库设计,以监听lock2节点是否存在。

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4.2 释放锁

我们再来看看释放锁的流程,zo多线程面试题线程是什么意思okeeper算法的时间复杂度是指什么的客户端业务完成或者发生故障,都会删除临时节点,释放锁。如果是算法是什么任务完成,Client1会显式调用删多线程并发除l开源矿工ock1的指令

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如果是客户端故障了线程和进程的区别是什么,根据临时节点得特性,lock1是会自动删除的

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lock1节点被删除后,Client2可开心了,因为它一直监听着lock1。lock1节点删除,Client2立刻收到通知,也开源阅读会查找locks下面的所有临时顺序子节点,发下lock2是最小,就获得锁。

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同理,Client2算法的五个特性获得锁之后,Client3也对它虎视眈眈,啊哈哈~算法的有穷性是指

  • Zookeeper设计定位就是分布式协调,简单易用。如果获取不到锁,只需添加一个监听器即数据库原理可,很适合做分布式锁。
  • Zookeeper作为分布式锁也缺线程是什么意思点:如果有很多的开源阅读app下载安装客户端频繁的申请加锁、释放锁,对于Z开源代码网站githubookeeper集群的压力会比较大。

5开源阅读. 三种分布式锁对比

2.3 数据库实现分布算法的五个特性式锁总结

数据库实现的分布式锁,使用和理解起来,都比较简单,不需要引入Redis、z算法ooke数据库有哪几种eper等中间件。但是性能相对于开源是什么意思Redis会低,算法工程师不适合高并发的场景。我们项目的数据库系统工程师定时任务,因多线程为应开源节流是什么意思用部署了多台机器,并发不数据库系统概论第五版课后答案高,因此可以使用它数据库管理系统开源中国实现分布式控制。

5.1 数据库分多线程编程布式锁实现

优点:

  • 简单,使用方便,不需要引入Redis、zookeeper等中间件。

线程点:

  • 不适合高并发的场景
  • db操作性能较差,开源软件有锁表的风险;

5.2 Redis分布式锁实现开源软件

优点:

  • 性能好,适合高并发场景

缺点:

  • 锁删除失败 过期时间不好控制;

5.3 Zookeeper分布式锁实现

缺点:算法工程师

  • 性能不如redis实现的分布式锁
  • 比较重的分布式锁。

优点:

  • 有较好的性能和开源软件可靠性

5.4 对比汇总

  • 从性能角度(从高到低)R算法的时间复杂度取决于ed数据库is > Zookeeper >= 数据库;
  • 从理解的难易程度角度(从低到高)数多线程面试题据库 > Redis > Zoo数据库系统概论keeper;
  • 从实现的复杂性角度数据库查询语句(从低到高)Zookeeper &g算法的时间复杂度是指什么t; Redis > 数据库;
  • 数据库设计可靠性角度(从多线程和多进程线程数是什么的区别高到低)Zookeeper > Redis > 数据库。

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