分布式锁之redis锁和zookeeper锁

小灰灰 2021-12-02 00:18 289阅读 0赞

非分布式的项目在需要使用到锁的场景下，可以使用java自带的一些锁的机制来完成这项工作，例如synchronizehe和reentrentlock。但是在分布式的项目中，因为在不同的服务中，普通的锁已经无法共享了，所以我们需要使用分布式锁来完成这项工作，常见的有基于数据库来实现分布式锁，redis锁，zk锁和基于consul的分布式锁等等。这篇文章主要介绍一下redis分布式锁和zk的分布式锁。

**redis分布式锁**

实现的方式有几种，大致分为set key加锁，RedLock算法加锁和使用Redisson加锁：

1.  set key加锁  
    ![redis set key加锁方式][redis set key]

redis分布式锁可以使用命令SETNX Key UnixTimestamp Seconds，SETNX（set if not exist） 如果key不存在则添加成功，否则添加失败，并且设置一个过期时间，超过则删除key，即释放锁。主动释放锁时需要配合lua脚本执行

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

lua脚本中先去判断key值是否相同，相同才删除，否则的话会出现服务A获取锁之后，长时间未处理完导致key过期，然后服务B获取到了锁，执行操作时，服务A处理完之后，把服务B获取的锁释放了。

1.  RedLock

redis的作者提出了RedLock锁，这种方法需要多个redis组成redis集群，想要获取锁的话，需要在其中的大多数节点获得锁，具体步骤如下：

*  获取当前时间戳，单位是毫秒
 *  轮流尝试在每个master节点上创建锁，过期时间设置较短，一般就几十毫秒
 *  尝试在大多数节点上建立一个锁，比如5个节点就要求是3个节点（n / 2 +1）
 *  客户端计算建立好锁的时间，如果建立锁的时间小于超时时间，就算建立成功了
 *  要是锁建立失败了，那么就依次删除这个锁
 *  只要别人建立了一把分布式锁，你就得不断轮询去尝试获取锁

![RedLock加锁][RedLock]

1.  Redisson

Redisson是一个在Redis的基础上实现的Java驻内存数据网格（In-Memory Data Grid）。它不仅提供了一系列的分布式的Java常用对象，还提供了许多分布式服务。其中包括(BitSet, Set, Multimap, SortedSet, Map, List, Queue, BlockingQueue, Deque, BlockingDeque, Semaphore, Lock, AtomicLong, CountDownLatch, Publish / Subscribe, Bloom filter, Remote service, Spring cache, Executor service, Live Object service, Scheduler service) Redisson提供了使用Redis的最简单和最便捷的方法。Redisson的宗旨是促进使用者对Redis的关注分离（Separation of Concern），从而让使用者能够将精力更集中地放在处理业务逻辑上。

redisson只需要调用api中的lock和unlock就可以完成加锁和解锁，redisson所有指令都通过lua脚本执行，redis支持lua脚本原子性执行；redisson中有一个watchdog的概念，它的作用是每隔10秒帮你把key的超时时间设为30s，这样的话，就算一直持有锁也不会出现key过期了，其他线程获取到锁的问题了，如果机器宕机，watchdog则也消失了，过期后key也消失了，不会出现死锁的问题。

**zookeeper分布式锁**

zk分布式锁，实现起来会更加清晰一点，主要是利用了zk的临时有序节点和事件监听的特性，获取锁的过程其实就是添加一个znode节点，若节点创建成功，并且节点的顺序是最小的，则获取锁成功；如果创建失败，那就需要监听前一个节点，当节点删除时会收到通知，则继续尝试创建，当创建成功且阶段顺序最小则获取锁。  
![zk分布式锁][zk]  
**redis分布式锁的优劣：**

*  redis在锁被占用的情况下，其余需要获取锁的系统需要不断轮询锁是否被释放，消耗的资源较
 *  redis的设计并不能保证数据是强一致性的，极端情况可能会出现问题
 *  即便使用RedLock算法，也不能保证redis获取锁完全不出问题
 *  redis锁的好处是可以支撑高并发场景下的锁操作，而且大部分情况下也不会出现极端问题，导致出错

**zookeeper分布式锁的优劣**

*  只需要注册一个监听器就可以知道锁是否被释放，节省资源
 *  zk天生支持分布式，保证数据具有强一致性
 *  缺点是高并发场景下分布式锁效率不如redis高

[redis set key]: /images/20211201/3e3f9996f26d405aa99b0b5329ff2974.png
[RedLock]: /images/20211201/36293cba4bdd42b397218b068a1e4124.png
[zk]: /images/20211201/d59d250e1ae1447cab3067f78eeb5c5a.png