利用多写Redis实现分布式锁原理与实现分析

在我写这篇文章的时候,其实我还是挺纠结的,因为我这个方案本身也是雕虫小技拿出来显眼肯定会被贻笑大方,但是我最终还是拿出来与大家分享,我本着学习的态度和精神,希望大家能够给与我指导和改进方案。

一、关于分布式锁

关于分布式锁,可能绝大部分人都会或多或少涉及到。 我举二个例子:
场景一:从前端界面发起一笔支付请求,如果前端没有做防重处理,那么可能在某一个时刻会有二笔一样的单子同时到达系统后台。

场景二:在App中下订单的时候,点击确认之后,没反应,就又点击了几次。在这种情况下,如果无法保证该接口的幂等性,那么将会出现重复下单问题。 在接收消息的时候,消息推送重复。如果处理消息的接口无法保证幂等,那么重复消费消息产生的影响可能会非常大。

类似这种场景,我们有很多种方法,可以使用幂等操作,也可以使用锁的操作。
我们先来解释一下什么是幂等操作: 所谓幂等,简单地说,就是对接口的多次调用所产生的结果和调用一次是一致的。扩展一下,这里的接口,可以理解为对外发布的HTTP接口或者Thrift接口,也可以是接收消息的内部接口,甚至是一个内部方法或操作。

在分布式环境中,网络环境更加复杂, 因前端操作抖动、网络故障、消息重复、响应速度慢等原因,对接口的重复调用概率会比集中式环境下更大,尤其是重复消息在分布式环境中很难避免。Tyler Treat也在《You Cannot Have Exactly-Once Delivery》一文中提到:
Within the context of a distributed system, you cannot have exactly-once message delivery.

分布式环境中,有些接口是天然保证幂等性的,如查询操作。有些对数据的修改是一个常量,并且无其他记录和操作,那也可以说是具有幂等性的。其他情况下,所有涉及对数据的修改、状态的变更就都有必要防止重复性操作的发生。通过间接的实现接口的幂等性来防止重复操作所带来的影响,成为了一种有效的解决方案。

于是我们根据以上内容就可以讲一下使用分布式锁的方法有哪些。

1、使用数据库乐观锁,包括主键防重,版本号控制。但是这两种方法各有利弊。

  • 使用主键冲突的策略进行防重,在并发量非常高的情况下对数据库性能会有影响,尤其是应用数据表和主键冲突表在一个库的时候,表现更加明显。其实针对是否会对数据库性能产生影响这个话题,我也和一些专业的DBA同学讨论过,普遍认可的是在mysql数据库中采用主键冲突防重,在大并发情况下有可能会造成锁表现象,比较好的办法是在程序中生产主键进行防重。
  • 使用版本号策略
    这个策略源于mysql的mvcc机制,使用这个策略其实本身没有什么问题,唯一的问题就是对数据表侵入较大,我们要为每个表设计一个版本号字段,然后写一条判断sql每次进行判断。

2、Zookeeper防重策略
利用ZK确实是一个不错的方案,流程如下:

Paste_Image.png

以前的版本中普遍传言说它的性能不好,但是后续的版本性能得到了较大提高,经过系统压测还是能够支撑较大并发量的,经过压测三台Zookeeper能搞住20000tps。
用zookeeper的优点大概有:高可用、公平锁、心跳保持锁。

3、Redis防重策略
关于主从Redis方案最简单的实现流程如下:

Paste_Image.png

表面来看,这个方案似乎很管用,但是这里存在一个问题:在我们的系统架构里存在一个单点故障,如果Redis的master节点宕机了怎么办呢?有人可能会说:加一个slave节点!在master宕机时用slave就行了!但是其实这个方案明显是不可行的,因为这种方案无法保证第1个安全互斥属性,因为Redis的复制是异步的。 总的来说,这个方案里有一个明显的竞争条件(race condition),举例来说:

  • 客户端A在master节点拿到了锁。
  • master节点在把A创建的key写入slave之前宕机了。
  • slave变成了master节点
  • B也得到了和A还持有的相同的锁(因为原来的slave里还没有A持有锁的信息)

于是我就在想,我该如何做才能让Redis在分布式锁这一块能够达到高可用呢?
于是基于Tedis的思想(http://www.oschina.net/p/tedis) 我自己写了一套针对分布式锁的双写Redis框架。

二、双写Redis的架构图

Paste_Image.png

说明:
组件名叫YeeRedisGroup,基本服务主要有四个,当数据到来的时候,会分别插入二个Redis服务,这二个Redis服务采用的是异地双活的方案,当其中一个Redis服务挂了以后,会将这个Redis服务从可用队列中摘除,放入重试队列中,另一个Redis则会继续使用。同样读取Redis的时候只会从可用队列中读取第一个Redis服务继续读取。

三、双写Redis的类图结构

Paste_Image.png

说明:这个图其实没什么可说的,大家自己看就可以了。

四、双写Redis的时序图


Paste_Image.png

说明:这个图主要就是说明了整体系统交互流程是怎样的。

五、故障容错流程图

Paste_Image.png

六、故障重试流程图

Paste_Image.png

七、主动通知与主动查询流程图

Paste_Image.png

八、Redis 􏰏􏲀􏲑􏰊􏰐􏲈􏲒􏲑􏰊􏲏􏰣􏰝可用队列与重试队列结构图

Paste_Image.png

九、项目阐述

上面项目的最终压测结果还没有出来,并且项目也还没有最终开源,在此我是非常想和大家进行交流,我觉得可能的缺点是客户端相对比较重,有大量的逻辑都在客户端上面进行,从我个人是本着交流与学习的态度勇于接受各种批评与指正,谢谢。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 200,302评论 5 470
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 84,232评论 2 377
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 147,337评论 0 332
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 53,977评论 1 272
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 62,920评论 5 360
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,194评论 1 277
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,638评论 3 390
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,319评论 0 254
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,455评论 1 294
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,379评论 2 317
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,426评论 1 329
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,106评论 3 315
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,696评论 3 303
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,786评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 30,996评论 1 255
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 42,467评论 2 346
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,043评论 2 341

推荐阅读更多精彩内容

  • 转载地址:http://gnucto.blog.51cto.com/3391516/998509 Redis与Me...
    Ddaidai阅读 21,440评论 0 82
  • 1.1 资料 ,最好的入门小册子,可以先于一切文档之前看,免费。 作者Antirez的博客,Antirez维护的R...
    JefferyLcm阅读 17,028评论 1 51
  • 译自Redis官方文档 在多线程共享临界资源的场景下,分布式锁是一种非常重要的组件。许多库使用不同的方式使用red...
    我叫刘大饼阅读 28,898评论 5 41
  • 锁是开发过程中十分常见的工具,在处理高并发请求的时候和订单数据的时候往往需要锁来帮助我们保证数据的安全。 场景1....
    一只小哈阅读 32,972评论 8 115
  • 母亲的仇恨就如这墙砖的颜色,任凭多少年风雨的冲刷都仍鲜艳如故。 大雨仿佛使空间晶莹透明又仿佛使空间迷濛混沌。浸过雨...
    何啊精阅读 1,789评论 0 0