在介紹分布式鎖之前，我們先來簡單介紹下執行緒鎖、程序鎖。
執行緒鎖
執行緒鎖，主要用來解決的問題是：保護臨界區域。
使用方式：lock(mutex)、unlock(mutex)。
程序鎖
為了控制同一作業系統中多個程序訪問乙個共享資源。
nginx中的accept鎖，就是一種程序鎖，它採用的實現方式是：共享記憶體+訊號量。
分布式鎖的常見實現方案有：
1）資料庫 redis，mysql
2）zookeeper
高效性比較：zookeeper > redis > mysql
1）互斥性
2）可重入性：乙個程序允許遞迴獲取鎖（需要遞迴釋放）
3）分布式鎖需要解決鎖超時（程序crash掉，需要考慮釋放分布式鎖）
4）高效、高可用（redis、zookeeper）。
5）公平鎖（按獲取鎖順序執行）和非公平鎖（隨機執行）
圖1
高可用，指的是資料中心crash掉後 ，程序依然可以獲取到鎖，並能夠正確釋放鎖。
redis主從複製：主redis收到寫操作，通知從redis方式實現資料同步，實現的是最終一致性（可能一秒rdb或者乙個操作aof）。
zookeeper：使用zab協議，實現強一致性。
分布式中，主要考慮cap，c一致性，a可用性，p分割槽容錯性（三者佔二）。
1、redis執行原理
redis用作快取資料庫，也是資料結構資料庫，kv資料庫（hash）。
圖2
熱點資料（常用）存放在redis中。
操作redis，實際是操作redis中的資料結構，rpc遠端呼叫。
資料請求方式：請求回應+監聽發布。
按請求順序來執行命令，同樣返回按照執行順序。
比如：請求：set hello world
回應：+ok
2、redis實現分布式鎖
1）獲取鎖
2）執行邏輯
3）釋放鎖
設定鎖：setnx()只有在key不存在的時候，才能設定成功。成功返回(+ok)，失敗返回(nil)。
釋放鎖：del key
結合圖1，引出幾個問題。
問題1程序a、b、c、d同時競爭鎖，若產生了死鎖，如何解決？
問題2來自問題1的設定超時解決方案：程序a超時後，還需要釋放鎖嗎？怎麼釋放？
問題3同樣來自問題1的設定超時解決方案：當a設定鎖超時之後，b可以獲取到鎖，如果b還沒執行完邏輯而a執行完後，a釋放了鎖，這時c也可以獲取鎖。
我們可以通過增加是哪個程序標識，表明是哪個進行在使用鎖。這樣a就不能隨意釋放鎖。
問題4來自問題3的設定超時解決方案：如何對乙個程序進行唯一標識？
1）方案1：使用 「pid」 作為程序唯一標識。缺陷：pid是乙個遞增id，最大值有上限，約是32970，當id值增加到最大值的時候，系統就會重新從1開始分配pid，沒法區分，因此僅使用pid並不合適。
2）方案2：使用 「ip:port:pid」 作為程序唯一標識：會產生一種bug–可能通過批處理執行過很多命令，1270pid輪詢重啟後又變成1270，這個時候沒法區分該程序是否有重啟。
3）方案3：使用 「ip:port:starttime:pid」 作為程序唯一標識，starttime是以ms單位來儲存。
zookeeper主要處理協調管理功能：統一命名、管理集群、配置中心（配置更新）、分布式鎖。
圖3
整合zookeeper之後，一般都是配置乙個web後台。可以在web後台對zookeeper進行配置更新。zookeeper就可以呼叫批處理程式，比如重啟等。
zookeeper通過資料模型+監聽機制，來驅動所有的功能。
1、資料模型
類似檔案系統儲存方式
/root
/usr/local
特徵：圖4
2、監聽機制
可監聽節點的變化（建立，刪除，值的變化，子節點的變化（建立或刪除））。
1）獲取鎖：建立同名節點，只有乙個能建立成功。
2）釋放鎖：delete節點，斷開連線自動刪除，鎖超時。
結合圖3，引出幾個問題。
問題1如果有多個程序都去建立，只有乙個建立成功了，假設a建立成功了，bcd什麼時候去建立呢？
可以使用監聽機制，當節點失效的時候，都去競爭鎖。小於10個程序競爭的時候，可以使用這種方式；而如果有大量程序獲取鎖，就會驚群效應，浪費網路資源。
問題2來自問題1，如何解決驚群問題？
可以採用公平鎖：
1）建立節點，產生短暫順序節點。比如abcd依次建立，得到的短暫順序節點0、1、2、3。
2）每乙個程序都有乙個序號 。 假設序號為0，就是它獲取鎖；假設序號不為0，只需要監聽比它小一節的節點即可。
比如：b節點監聽a節點，只要a釋放，b就能拿到鎖。以此類推：c監聽b節點，d監聽c節點。
問題3來自問題2，程序a當前獲取到鎖，如果程序b崩潰，程序c如何能拿到鎖？
改為程序c監聽程序a。
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