MySQL借助DB實(shí)現(xiàn)分布式鎖思路詳解

前言

無論是單機(jī)鎖還是分布式鎖，原理都是基于共享的數(shù)據(jù)，判斷當(dāng)前操作的行為。對于單機(jī)則是共享RAM內(nèi)存，對于集群則可以借助Redis，ZK，DB等第三方組件來實(shí)現(xiàn)。Redis，ZK對分布式鎖提供了很好的支持，基本上開箱即用，然而這些組件本身要高可用，系統(tǒng)也需要強(qiáng)依賴這些組件，額外增加了不少成本。DB對于系統(tǒng)來說本身就默認(rèn)為高可用組件，針對一些低頻的業(yè)務(wù)使用DB實(shí)現(xiàn)分布式鎖也是一個不錯的解決方案，比如控制多機(jī)器下定時任務(wù)的起調(diào)，針對審批回調(diào)處理等，本文將給出DB實(shí)現(xiàn)分布式鎖的一些場景以及解決方案，希望對你啟發(fā)。

表設(shè)計(jì)

首先要明確DB在系統(tǒng)中仍然需要認(rèn)為是最脆弱的一環(huán)，因此在設(shè)計(jì)時需要考慮壓力問題，即能應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的邏輯就不要放到DB上實(shí)現(xiàn)，也就是盡量少使用DB提供的鎖能力，如果是高并發(fā)業(yè)務(wù)則要避免使用DB鎖，換成Redis等緩存鎖更加有效。如清單1所示，該表中唯一的約束為lock_name,timestamp,version三者組合主鍵，下文會利用這三者實(shí)現(xiàn)悲觀鎖，樂觀鎖等業(yè)務(wù)場景。

清單1: 分布式鎖表結(jié)構(gòu)

CREATE TABLE `lock` (
`lock_name` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '鎖名稱',
`resource` bigint(20) NOT NULL COMMENT '業(yè)務(wù)主鍵',
`version` int(5) NOT NULL COMMENT '版本',
`gmt_create` datetime NOT NULL COMMENT '生成時間',
PRIMARY KEY (`lock_name`,`resource`,`version`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

悲觀鎖實(shí)現(xiàn)

對于悲觀鎖業(yè)務(wù)中常見的操作有以下兩種：

針對A：

A場景當(dāng)一臺機(jī)器獲取到鎖后，其他機(jī)器處于排隊(duì)狀態(tài)，鎖釋放后其他機(jī)器才能夠繼續(xù)下去，這種應(yīng)用層面解決是相當(dāng)麻煩，因此一般使用DB提供的行鎖能力，即select xxx from xxx for update。A場景一般都和業(yè)務(wù)強(qiáng)關(guān)聯(lián)，比如庫存增減，使用業(yè)務(wù)對象作為行鎖即可。需要注意的是，該方案本質(zhì)上鎖壓力還是在數(shù)據(jù)庫上，當(dāng)阻塞住的線程過多，且操作耗時，最后會出現(xiàn)大量鎖超時現(xiàn)象。

針對B：

針對B場景(tryLock)舉個具體業(yè)務(wù)，在集群下每臺機(jī)器都有定時任務(wù)，但是業(yè)務(wù)上要求同一時刻只能有一臺能正常調(diào)度。
解決思路是利用唯一主鍵約束，插入一條針對TaskA的記錄，版本則默認(rèn)為1，插入成功的算獲取到鎖，繼續(xù)執(zhí)行業(yè)務(wù)操作。這種方案當(dāng)機(jī)器掛掉就會出現(xiàn)死鎖，因此還需要有一個定時任務(wù)，定時清理已經(jīng)過期的鎖，清理維度可以根據(jù)lock_name設(shè)置不同時間清理策略。

定時任務(wù)清理策略會額外帶來復(fù)雜度，假設(shè)機(jī)器A獲取到了鎖，但由于CPU資源緊張，導(dǎo)致處理變慢，此時鎖被定時任務(wù)釋放，因此機(jī)器B也會獲取到鎖，那么此時就出現(xiàn)同一時刻兩臺機(jī)器同時持有鎖的現(xiàn)象，解決思路：把超時時間設(shè)置為遠(yuǎn)大于業(yè)務(wù)處理時間，或者增加版本機(jī)制改成樂觀鎖。

insert into lock set lock_name='TaskA' , resource='鎖住的業(yè)務(wù)',version=1,gmt_create=now()
success: 獲取到鎖
failed：放棄操作
釋放鎖

樂觀鎖實(shí)現(xiàn)

針對樂觀鎖場景，舉個具體業(yè)務(wù)，在后臺系統(tǒng)中經(jīng)常使用大json擴(kuò)展字段存儲業(yè)務(wù)屬性，在涉及部分更新時，需要先查詢出來，合并數(shù)據(jù)，寫入到DB，這個過程中如果存在并發(fā)，則很容易造成數(shù)據(jù)丟失，因此需要使用鎖來保證數(shù)據(jù)一致性，相應(yīng)操作如下所示，針對樂觀鎖，不存在死鎖，因此這里直接存放業(yè)務(wù)id字段，保證每一個業(yè)務(wù)id有一條對應(yīng)的記錄，并且不需要對應(yīng)的定時器清除。

select * from lock where lock_name='業(yè)務(wù)名稱', resource='業(yè)務(wù)id';
不存在: insert into lock set lock_name='業(yè)務(wù)名稱', resource='業(yè)務(wù)id' , version=1;
獲取版本: version
業(yè)務(wù)操作: 取數(shù)據(jù)，合并數(shù)據(jù)，寫回?cái)?shù)據(jù)
寫回到DB: update lock set version=version+1 where lock_name='業(yè)務(wù)名稱' and resource='業(yè)務(wù)id' and version= #{version};
寫回成功: 操作成功
寫回失敗: 回滾事務(wù)，從頭操作

樂觀鎖寫入失敗會回滾整個事務(wù)，因此如果寫入沖突很頻繁的場景不適合使用樂觀鎖，大量的事務(wù)回滾會給DB巨大壓力，最終影響到具體業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

總結(jié)

分布式鎖的原理實(shí)際上很容易理解，難的是如何在具體業(yè)務(wù)場景上選擇最合適的方案。無論是哪一種鎖方案都是與業(yè)務(wù)密切關(guān)聯(lián)，總之沒有完美的分布式鎖方案，只有最適合當(dāng)前業(yè)務(wù)的鎖方案。

好了，以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，謝謝大家對腳本之家的支持。