分布式锁的实现逻辑及底层原理你了解多少

简介: 分布式锁是一种用于在分布式系统中实现互斥访问的机制,它能够确保在多个节点同时访问共享资源时,只有一个节点能够获得对资源的独占访问权。在本文中,将详细介绍分布式锁的实现逻辑和底层原理。

一、实现逻辑

通常,分布式锁的实现逻辑可以概括为以下几个步骤:

  1. 请求锁:当一个节点需要访问共享资源时,它会向分布式锁系统发起一个请求锁的操作。这个操作包括指定锁的名称、持有锁的时间以及可选的超时时间等参数。
  2. 获取锁:分布式锁系统会根据请求锁的参数进行相应的处理。若锁是可用的(即没有被其他节点持有),则该节点将被授予锁的访问权限,并且可以继续执行对共享资源的操作。
  3. 释放锁:当节点完成对共享资源的访问后,它会向分布式锁系统发送一个释放锁的操作,以释放对锁的占有。分布式锁系统将会将该锁标记为可用状态,以便其他节点可以获取并访问这个锁。

以上是分布式锁的基本实现逻辑,但在具体的实现过程中,还需要考虑一些细节和问题,如如何防止死锁、如何处理锁的过期等,下面将详细介绍分布式锁的底层原理来解决这些问题。

二、底层原理

在分布式系统中实现分布式锁时,有几个常见的底层原理和技术可以使用。

  1. 基于数据库的分布式锁:使用数据库的事务机制来实现分布式锁,可以确保实现的一致性和可靠性。具体实现原理如下:
  • 创建一个特定的锁记录:在访问共享资源之前,节点尝试在数据库中创建一个特定的锁记录,可以使用数据库的唯一约束来确保只有一个节点可以插入这条记录。如果插入成功,则节点获得了对共享资源的访问权限;如果插入失败,则表示有其他节点正在持有该锁,当前节点需要等待。
  • 释放锁:当节点完成对共享资源的访问后,它可以删除对应的锁记录,以释放锁。
  1. 基于缓存的分布式锁:使用分布式缓存(如Redis)来实现分布式锁,可以提供较高的性能和可靠性。具体实现原理如下:
  • 创建一个特定的键值对:在访问共享资源之前,节点尝试在缓存中创建一个特定的键值对,可以使用原子操作来确保只有一个节点可以成功创建该键值对。如果创建成功,则节点获得了对共享资源的访问权限;如果创建失败,则表示有其他节点正在持有该锁,当前节点需要等待。
  • 释放锁:当节点完成对共享资源的访问后,它可以删除对应的键值对,以释放锁。
  1. 基于分布式协议的分布式锁:使用分布式协议(如Zookeeper)来实现分布式锁,可以提供较好的一致性和可靠性。具体实现原理如下:
  • 创建一个临时有序节点:在访问共享资源之前,节点尝试在分布式协议中创建一个临时有序节点,每个节点都会依次创建自己的节点。根据节点的顺序,可以确定哪个节点获得了对共享资源的访问权限。
  • 监听事件:所有的节点都会注册对临时有序节点的变更事件,一旦前面的节点释放了锁,当前节点就会收到事件通知,表示它可以获得对共享资源的访问权限。
  • 释放锁:当节点完成对共享资源的访问后,它可以删除对应的临时节点,以释放锁。

上述是分布式锁的几种常见的底层原理和实现方式,每种方法都有其优缺点,可以根据具体的场景和需求来选择。此外,为了增加分布式锁的可靠性,通常还需要考虑一些其他的因素,如锁的自动续约、保持活跃性、防死锁机制等。

总结来说,分布式锁是一种用于在分布式系统中实现互斥访问的机制。它的实现逻辑包括请求锁、获取锁和释放锁三个步骤。底层原理根据具体的实现方式有多种选择,如基于数据库的锁记录、基于缓存的键值对以及基于分布式协议的节点等。选择适合的底层原理并考虑相关细节可以提高分布式锁的一致性、可靠性和性能。

目录
相关文章
|
设计模式 安全 Java
【分布式技术专题】「Tomcat技术专题」 探索Tomcat技术架构设计模式的奥秘(Server和Service组件原理分析)
【分布式技术专题】「Tomcat技术专题」 探索Tomcat技术架构设计模式的奥秘(Server和Service组件原理分析)
272 0
|
存储 分布式计算 Hadoop
Hadoop【基础知识 01】【分布式文件系统HDFS设计原理+特点+存储原理】(部分图片来源于网络)
【4月更文挑战第3天】Hadoop【基础知识 01】【分布式文件系统HDFS设计原理+特点+存储原理】(部分图片来源于网络)
551 3
|
5月前
|
NoSQL 算法 安全
分布式锁—1.原理算法和使用建议
本文主要探讨了Redis分布式锁的八大问题,包括非原子操作、忘记释放锁、释放其他线程的锁、加锁失败处理、锁重入问题、锁竞争问题、锁超时失效及主从复制问题,并提供了相应的优化措施。接着分析了Redis的RedLock算法,讨论其优缺点以及分布式专家Martin对其的质疑。此外,文章对比了基于Redis和Zookeeper(zk)的分布式锁实现原理,包括获取与释放锁的具体流程。最后总结了两种分布式锁的适用场景及使用建议,指出Redis分布式锁虽有性能优势但模型不够健壮,而zk分布式锁更稳定但部署成本较高。实际应用中需根据业务需求权衡选择。
|
8月前
|
运维 NoSQL 算法
【📕分布式锁通关指南 04】redis分布式锁的细节问题以及RedLock算法原理
本文深入探讨了基于Redis实现分布式锁时遇到的细节问题及解决方案。首先,针对锁续期问题,提出了通过独立服务、获取锁进程自己续期和异步线程三种方式,并详细介绍了如何利用Lua脚本和守护线程实现自动续期。接着,解决了锁阻塞问题,引入了带超时时间的`tryLock`机制,确保在高并发场景下不会无限等待锁。最后,作为知识扩展,讲解了RedLock算法原理及其在实际业务中的局限性。文章强调,在并发量不高的场景中手写分布式锁可行,但推荐使用更成熟的Redisson框架来实现分布式锁,以保证系统的稳定性和可靠性。
396 0
【📕分布式锁通关指南 04】redis分布式锁的细节问题以及RedLock算法原理
|
存储 分布式计算 监控
Hadoop【基础知识 01+02】【分布式文件系统HDFS设计原理+特点+存储原理】(部分图片来源于网络)【分布式计算框架MapReduce核心概念+编程模型+combiner&partitioner+词频统计案例解析与进阶+作业的生命周期】(图片来源于网络)
【4月更文挑战第3天】【分布式文件系统HDFS设计原理+特点+存储原理】(部分图片来源于网络)【分布式计算框架MapReduce核心概念+编程模型+combiner&partitioner+词频统计案例解析与进阶+作业的生命周期】(图片来源于网络)
582 2
|
11月前
|
存储 Dubbo Java
分布式 RPC 底层原理详解,看这篇就够了!
本文详解分布式RPC的底层原理与系统设计,大厂面试高频,建议收藏。关注【mikechen的互联网架构】,10年+BAT架构经验倾囊相授。
分布式 RPC 底层原理详解,看这篇就够了!
|
10月前
|
机器学习/深度学习 存储 运维
分布式机器学习系统:设计原理、优化策略与实践经验
本文详细探讨了分布式机器学习系统的发展现状与挑战,重点分析了数据并行、模型并行等核心训练范式,以及参数服务器、优化器等关键组件的设计与实现。文章还深入讨论了混合精度训练、梯度累积、ZeRO优化器等高级特性,旨在提供一套全面的技术解决方案,以应对超大规模模型训练中的计算、存储及通信挑战。
579 4
|
分布式计算 Hadoop 网络安全
Hadoop-08-HDFS集群 基础知识 命令行上机实操 hadoop fs 分布式文件系统 读写原理 读流程与写流程 基本语法上传下载拷贝移动文件
Hadoop-08-HDFS集群 基础知识 命令行上机实操 hadoop fs 分布式文件系统 读写原理 读流程与写流程 基本语法上传下载拷贝移动文件
156 1
|
存储 机器学习/深度学习 缓存
Hadoop-07-HDFS集群 基础知识 分布式文件系统 读写原理 读流程与写流程 基本语法上传下载拷贝移动文件
Hadoop-07-HDFS集群 基础知识 分布式文件系统 读写原理 读流程与写流程 基本语法上传下载拷贝移动文件
245 1
|
存储 缓存 数据处理
深度解析:Hologres分布式存储引擎设计原理及其优化策略
【10月更文挑战第9天】在大数据时代,数据的规模和复杂性不断增加,这对数据库系统提出了更高的要求。传统的单机数据库难以应对海量数据处理的需求,而分布式数据库通过水平扩展提供了更好的解决方案。阿里云推出的Hologres是一个实时交互式分析服务,它结合了OLAP(在线分析处理)与OLTP(在线事务处理)的优势,能够在大规模数据集上提供低延迟的数据查询能力。本文将深入探讨Hologres分布式存储引擎的设计原理,并介绍一些关键的优化策略。
600 0

热门文章

最新文章