本文分享自華為云社區(qū)《分布式系統(tǒng)中如何實現(xiàn)臨界資源的互斥訪問-云社區(qū)-華為云》，作者：華為云PaaS服務小智。

網(wǎng)絡時代，購物、社交等之前只能在線下進行的活動，如今都可以在網(wǎng)絡上完成。為了促進消費，電商網(wǎng)、網(wǎng)絡店鋪經(jīng)常推出商品限定數(shù)量內(nèi)的“秒殺”，“搶購”活動，類似的臨界資源訪問還有我們生活中常見的微信多人搶紅包。這種臨界資源，多人訪問的情況，如何保證避免一個資源被多人（一人以上）互斥訪問呢？

臨界資源

多道程序系統(tǒng)中存在許多進程，它們共享各種資源，然而有很多資源一次只能供一個進程使用。一次僅允許一個進程使用的資源稱為臨界資源。

上面我們提到的在搶購中對商品提交訂單，微信中打開多人紅包都屬于這種臨界資源的訪問，一次只允許一個進程使用。

臨界資源互斥訪問

分布式互斥是隨著分布式系統(tǒng)的出現(xiàn)而出現(xiàn)的，并隨著分布式系統(tǒng)理論發(fā)展而發(fā)展。在分布式系統(tǒng)中，很多進程能夠在微觀上并行執(zhí)行。但由于共享資源的有限性，以及全局數(shù)據(jù)要求的一致性，一些臨界資源的訪問需要以互斥的方式實現(xiàn)同步。

JAVA原生鎖

在傳統(tǒng)單機部署的情況下，可以使用Java并發(fā)處理相關的API（如ReentrantLock或synchronized）進行互斥控制。這種Java提供的原生鎖機制可以保證在同一個Java虛擬機進程內(nèi)的多個線程同步執(zhí)行，避免出現(xiàn)無序現(xiàn)象。

但在互聯(lián)網(wǎng)場景，特別是搶購活動中，隨著整個系統(tǒng)的并發(fā)訪問飆升，需要多臺機器并發(fā)運行，以應對用戶井噴式訪問，假設此時多個用戶的請求同時到來，但落在了不同的機器上，雖然這兩個請求是可以同時執(zhí)行，但是因為兩個機器運行在兩個不同的Java虛擬機里面，他們加的鎖只對屬于自己Java虛擬機里面的線程有效，對于其他Java虛擬機的線程是無效的。因此，Java提供的原生鎖機制在多機部署場景下失效了，這是因為兩臺機器加的鎖不是同一個鎖（兩個鎖在不同的Java虛擬機里面），這樣便會出現(xiàn)庫存超賣的現(xiàn)象。

分布式鎖

基于存在的現(xiàn)狀，我們只要保證多臺機器加的鎖是同一個鎖，用加鎖的方式對某種資源進行順序訪問控制。這就需要分布式鎖登場了。

分布式鎖是一種解決分布式臨界資源并發(fā)讀寫的一種技術，對分布式應用加鎖，能夠避免出現(xiàn)庫存超賣及無序訪問等現(xiàn)象。

分布式鎖的思路是：在整個系統(tǒng)提供一個全局、唯一的獲取鎖的“東西”，然后每個系統(tǒng)在需要加鎖時，都去問這個“東西”拿到一把鎖，這樣不同的系統(tǒng)拿到的就可以認為是同一把鎖。

當前分布式加鎖主要有三種方式：（磁盤）數(shù)據(jù)庫、緩存數(shù)據(jù)庫、Zookeeper。

用 redis 實現(xiàn)分布式鎖

使用Redis類型的緩存實例實現(xiàn)分布式加鎖，有幾大優(yōu)勢：

• 加鎖操作簡單，使用SET、GET、DEL等幾條簡單命令即可實現(xiàn)鎖的獲取和釋放。

• 性能優(yōu)越，緩存數(shù)據(jù)的讀寫優(yōu)于磁盤數(shù)據(jù)庫與Zookeeper。

如下圖中所示，使用redis的set方法即可實現(xiàn)對臨界資源加鎖，點擊此獲取全量代碼 。

使用redis的del方法即可實現(xiàn)鎖的釋放。

相對于傳統(tǒng)redis，如今各大云廠商也都推出了redis云服務，以即開即用、安全可靠、彈性擴容、便捷管理等特點受到軟件開發(fā)企業(yè)和開發(fā)者的歡迎。

參考資料

李美安. 普適分布式互斥算法及應用[D]. 電子科技大學, 2006.