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分布式系统学习

集群环境下不能使用 jvm 级别的锁,而是需要使用 分布式锁

一个指定的地方获取

分布式系统思路

  1. MysqL 方案
  2. Redis 方案
  3. ZK 方案

1、MysqL 方案。不能重复插入有唯一约束的数据。PK、UK

MysqL 可抗 10w QPS,关键看配置

实际中用的不多,中小型公司使用

https://help.aliyun.com/document_detail/109378.html

image-20211009173435213

2、Redis 方案

加锁:SETNX key value

放锁:del key

一步一步简单实现:

使用 redis 简单实现分布式锁

使用 setnx 操作

​ SETNX(key, value) :如果存在则返回false,如果不存在则放入则 true

​ 类似乐观锁

​ 利用了 redis 单线程的特点

fun() {
	result = setnx(key, value);
	if (result == false) return;//没拿到则返回
	拿到则执行操作.

	delete(key);
}

出现的问题:

  1. 程序抛异常:使用 try-finally 最终删除 key
  2. 系统宕机、进程被 kill:设置超时时间 expire,expire+setnx 的原子操作

设置超时时间。小型规模应用认 10s 业务可以处理完

try {
	redis.setIfAbseat(key, 10, value);
}finally{
	redis.delete(key)
}

如果是高并发情况,可能会出现超过10s的情况,会出现严重错误。当前线程删除其他线程的 lock

继续完善:

try {
	redis.setIfAbsent(key, 10, uuid);
} finally {
    if(redis.get(key).equals(uuid)) {//此处有原子问题
        redis.delete(key)
    }
}

思考:10s是否够用?可能不够用,设置成30s?是否够用?

解决方法:锁续命,使用一个附加线程定时检查剩余时间,如果还持有锁则增加超时时间。直到业务处理完其他线程可以获得锁。

如果从头开始写,很容易出现bug。

Redis 单节点故障

使用集群:一主,二从,三哨兵

主从存在的问题:

服务拿到锁后主节点挂了,数据还没同步到从节点,

从节点选举为主节点后,加锁成功,导致两个线程拿到一把锁,导致超卖

解决方案:red lock 红锁

使用 5 台 redis(无主从之分),服务需要拿到一半以上的(>=3)的锁时才算加锁成功

尽量不使用偶数台 redis

  1. 挂了一台没有加锁的怎么办,不对获取锁的业务线程产生影响,可以当他还是启动的

  2. 挂了一台加锁的(正在使用的)怎么办?延迟启动,如果挂了又立马启动,可能会导致其他线程拿到一半以上的锁,破坏了互斥条件,导致超卖。

    延迟启动: 至少等到加锁的业务线程结束后再启动挂掉的 redis

JVM 中 STW 导致 Redis 锁释放怎么办

STW 过程中 “看门狗”(即守护线程)不去续期,导致锁失效。此时别的线程拿到锁,同时操作产生问题

  1. 鸵鸟策略,不考虑这种情况,因为出现的概率极低
  2. 使用 ZK + MysqL 乐观锁 ZK key 的序号做 MysqL 的 version 字段

实际:好多公司只用一台 Redis

总结

  1. 单台服务器,使用 JVM 锁
  2. 多台服务器,分布式锁
    1. 使用 MysqL
    2. 使用 Redis
      1. 单台 Redis
      2. 主从 Redis(出现单点故障)
      3. 红锁 Red Lock
        1. 换掉 Redis:使用 ZK + MysqL 乐观锁
        2. 换掉 JVM

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