為什么大家紛紛都采用分布式架構(gòu)呢？

當(dāng)下在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)中，最流行的莫過于分布式架構(gòu)了。為什么大家紛紛都采用分布式架構(gòu)呢？

1、高效低廉，將部署在高性能機(jī)的程序分散在多個小型機(jī)中部署；

2、擴(kuò)展性強(qiáng)，可隨著業(yè)務(wù)的擴(kuò)展而橫向擴(kuò)展系統(tǒng)的性能；

3、可靠性強(qiáng)，當(dāng)系統(tǒng)中一臺或幾臺出現(xiàn)故障時，仍然有其它機(jī)器在提供服務(wù)；

4、并發(fā)性強(qiáng)，各臺機(jī)器同時運(yùn)作提供服務(wù)。

分布式，真香！

不過使用分布式架構(gòu)也會存在一些問題，最嚴(yán)重的問題便是數(shù)據(jù)一致性問題。因?yàn)闃I(yè)務(wù)是部署在多臺機(jī)器上，由于時間空間的不一致，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)會不一樣，分布式的CAP理論已經(jīng)告訴我們“分布式系統(tǒng)無法同時滿足一致性Consistency、可用性Availability、分區(qū)容錯性Partitiontolerance，最多滿足兩項(xiàng)”。對于數(shù)據(jù)不一致的問題，互聯(lián)網(wǎng)有幾種思考，比如BASE服務(wù)基本可用，犧牲暫時的數(shù)據(jù)不一致，只要數(shù)據(jù)最終一致即可；采用分布式事務(wù)進(jìn)行解決；采用分布式鎖進(jìn)行解決。而今天我們要介紹的便是分布式鎖的解決方案。

首先來看一個具體的case解釋為什么需要分布式鎖。在電商業(yè)務(wù)采用分布式架構(gòu)后，程序部署在3個tomcat容器中（1個tomcat容器代表一個服務(wù)器，3個tomcat可理解在北京上海深圳都有部署電商服務(wù)），成員變量A代表商品數(shù)量。在北京的Alice，上海的Bob，深圳的Tom，都分別發(fā)起了購買或取消iPhone12的用戶請求，經(jīng)過Nginx負(fù)載均衡將Alice的請求發(fā)給了北京服務(wù)器，Bob的請求發(fā)給了上海服務(wù)器，Tom的請求發(fā)給了深圳服務(wù)器，這時候每臺服務(wù)器都會對iPhone12這個商品數(shù)量進(jìn)行更改，Alice的請求是將商品數(shù)量加到200，Bob的請求是將商品數(shù)量減少100，Tom的請求是將商品數(shù)量加1，如果對于商品數(shù)量的修改沒有任何限制，整體就會亂起來，可能Bob的先減少，Tom的在增加，數(shù)據(jù)就完全亂了，所以需要分布式鎖解決方案。

鎖的概念并不是在分布式中才存在，傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的開發(fā)中也存在鎖。比如在多進(jìn)程處理請求時，內(nèi)存資源就會不足，這時候操作系統(tǒng)會使用信號量來解決資源的搶奪，如果信號量的值大于0，則將信號量數(shù)值減1，同時分配內(nèi)存資源，如果信號量的值小于0，則進(jìn)程處于等待狀態(tài)，有其他進(jìn)程操作執(zhí)行完畢后，信號量數(shù)值加1，喚醒等待的進(jìn)程。

總結(jié)一下，實(shí)現(xiàn)鎖有三個要素：

1、有存儲鎖的空間，在多進(jìn)程中，內(nèi)存就是存儲鎖的空間，通過對鎖的控制實(shí)現(xiàn)不同進(jìn)程的訪問控制。2、能唯一標(biāo)識，不同的空間用不同的鎖保護(hù)，那必須要唯一標(biāo)識。
3、有狀態(tài)，即存在、不存在。在分布式系統(tǒng)環(huán)境中，分布式鎖就是一個變量一個方法在同一時間只能被一個機(jī)器的一個線程執(zhí)行，對分布式鎖的實(shí)現(xiàn)也提出了更高的要求，即需要高性能高可用的獲取與釋放鎖，需要鎖超時機(jī)制，避免死鎖出現(xiàn)。

那么如何實(shí)現(xiàn)分布式鎖呢？業(yè)內(nèi)有三種實(shí)現(xiàn)方式：

1、基于數(shù)據(jù)庫；

2、基于redis；

3、基于Zookeeper。

對于第一種實(shí)現(xiàn)方案，很簡單，我們知道在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中是有ACID事務(wù)原子性、一致性、持久性、可用性規(guī)則的，如果基于數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)分布式鎖，只需要在數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建一個表，表中包含方法名，對方法名加上唯一索引，想要執(zhí)行該方法時，就使用這個方法名向表中插入數(shù)據(jù)，插入時，其它數(shù)據(jù)都沒法插入，等于獲得鎖，成功插入后，刪除對應(yīng)的數(shù)據(jù)釋放鎖。這種方案的好處就是簡單，但存在的問題是對數(shù)據(jù)庫要求高，因?yàn)閿?shù)據(jù)庫的可用性、性能會直接影響分布式鎖的可用性，數(shù)據(jù)庫可能需要主從部署、讀寫分離。

對于第二種實(shí)現(xiàn)方案，只需要使用redis的命令setnx、expire、delete就可以了（請?jiān)试S我再感嘆一下，redis真的太好用了，又簡單性能又好），setnxkeyvalue就會給某個變量賦予一個值，返回1，當(dāng)業(yè)務(wù)請求來時，如返回key值為1，線程獲得鎖，如果key值為0，線程搶鎖失敗。

對于第三種實(shí)現(xiàn)方案，我們知道zookeeper是一個分布式協(xié)調(diào)服務(wù)，它內(nèi)部是一個分層的文件系統(tǒng)目錄樹結(jié)構(gòu)，同一個目錄下只能有一個唯一文件名，因此當(dāng)實(shí)現(xiàn)分布式鎖時，只需要創(chuàng)建一個目錄，線程想要獲取鎖就在目錄下創(chuàng)建臨時順序節(jié)點(diǎn)，然后遍歷獲取是否存在比自己小的節(jié)點(diǎn)，如果存在則獲取鎖失敗，如果不存在則獲取鎖成功，缺點(diǎn)就是會頻繁的創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)。

通過本文的介紹，認(rèn)真閱讀的小伙伴又獲得了分布式架構(gòu)使用的一個技巧。在分布式環(huán)境中，對資源的上鎖非常重要，通過分布式鎖解決了數(shù)據(jù)的一致性問題，小伙伴們可以根據(jù)自己業(yè)務(wù)實(shí)際情況選擇合適的分布式鎖方案噢～