这是 Beta 探索课程，内容结构、实验步骤和示例可能会继续调整。
分布式锁
分布式环境的新问题
随着业务增长，我们部署了多个应用服务器。
架构变化：
单机：
用户 → 应用服务器 → Redis → 数据库
分布式：
用户 → 负载均衡 → 应用服务器 1 ━━━
→ 应用服务器 2 ━━━┳━→ Redis → 数据库
→ 应用服务器 3 ━━━新问题：
场景：用户快速点赞
时间线：
T1: 用户点赞，请求到达服务器 A
T2: 服务器 A 检查未点赞，准备写入
T3: 用户取消点赞，请求到达服务器 B
T4: 服务器 B 检查已点赞，准备删除
T5: 服务器 A 写入点赞记录
T6: 服务器 B 删除点赞记录
结果：
- 服务器 A：用户已点赞
- 服务器 B：用户未点赞
→ 状态不一致！原因：多服务器并发，没有协调机制。
解决方案：分布式锁。
分布式锁原理
核心思想：
- 在共享存储（如 Redis）中维护一个锁标记
- 获取锁的请求才能执行操作
- 其他请求等待或放弃
示意图：
正常情况（无锁）：
服务器 A：读取 → 写入
服务器 B：读取 → 写入
→ 可能冲突
使用分布式锁：
服务器 A：获取锁 → 读取 → 写入 → 释放锁
服务器 B：等待锁...
服务器 A：释放锁
服务器 B：获取锁 → 读取 → 写入 → 释放锁
→ 串行执行，不会冲突Redis 分布式锁实现
基础实现
改进：自动续期
Redlock 算法
问题：单点故障
单 Redis 实例的问题：
1. Redis 宕机
- 所有服务无法获取锁
- 系统不可用
2. 网络分区
- 应用服务器和 Redis 断连
- 可能导致多个锁
3. 时钟跳变
- 服务器时间调整
- 锁提前过期Redlock 解决方案
原理：
- 使用多个独立的 Redis 实例（5 个）
- 在大多数实例上获取锁才算成功
- 降低单点故障风险
实现：
性能对比
不同锁方案对比
| 方案 | 可用性 | 一致性 | 性能 | 复杂度 |
|---|---|---|---|---|
| 无锁 | 高 | 低 | 最高 | 低 |
| 单机锁 | 低 | 高 | 中 | 低 |
| 分布式锁（单 Redis） | 中 | 高 | 低 | 中 |
| Redlock | 高 | 高 | 低 | 高 |
性能测试
结论：锁会显著降低性能，但保证了一致性。
使用场景
适合使用分布式锁的场景
1. 强一致性要求
- 金融交易
- 库存扣减
- 秒杀活动
2. 写冲突概率高
- 投票系统
- 限流计数
- ID 生成
3. 资源互斥
- 文件上传
- 任务调度
- 配置更新不适合使用分布式锁的场景
1. 高并发读取
- 文章浏览
- 点赞查询
- 推荐列表
2. 可容忍不一致
- 点赞计数（最终一致）
- 统计数据
- 日志记录
3. 性能敏感
- 高频操作
- 实时性要求高
- 用户体验优先点赞场景分析
点赞是否需要分布式锁？
分析：
1. 写冲突概率：低（不同用户点赞）
2. 一致性要求：中（最终一致即可）
3. 性能要求：高（高并发）
结论：
- 单用户对单文章：可以用唯一索引
- 单文章计数：可以用 INCR 原子操作
- 不需要分布式锁
例外场景：
- 用户快速点赞/取消：可以用乐观锁
- 批量操作：可以用分布式锁课后练习
练习 1
Redis 分布式锁如何防止”死锁”？
参考答案(3 个标签)
分布式锁死锁Redis
死锁场景：
场景：服务器获取锁后崩溃
时间线：
T1: 服务器 A 获取锁
T2: 服务器 A 崩溃（进程退出）
T3: 锁未释放
T4: 其他服务器无法获取锁
→ 死锁！解决方案：
练习 2
分布式锁的”超时时间”如何设置？
参考答案(3 个标签)
分布式锁超时设置性能
超时时间设置原则：
练习 3
Redlock 算法有什么缺点？
参考答案(3 个标签)
Redlock分布式锁算法分析
Redlock 的缺点：
1. 实现复杂
- 需要多个 Redis 实例
- 运维成本高
- 资源浪费
2. 性能差
- 需要访问多个实例
- 网络往返多
- 响应时间长
3. 时钟依赖
- 依赖服务器时钟同步
- 时钟跳变可能导致问题
- NTP 不稳定会影响
4. 故障域
- 网络分区时可能脑裂
- 多数派要求严格
- 恢复时间长
5. 成本高
- 需要更多 Redis 实例
- 硬件成本增加
- 维护成本增加替代方案：
1. 使用 ZooKeeper
- 优点：强一致性，可靠性高
- 缺点：性能差，复杂度高
2. 使用 etcd
- 优点：强一致性，支持租约
- 缺点：性能差，复杂度高
3. 使用数据库
- 优点：实现简单，可靠
- 缺点：性能差，数据库压力大
4. 重新设计，避免使用锁
- 优点：性能最好
- 缺点：设计复杂练习 4
如何实现”可重入”的分布式锁？
参考答案(3 个标签)
分布式锁可重入锁并发
可重入锁实现：
练习 5
分布式锁如何实现”公平锁”？
参考答案(3 个标签)
分布式锁公平锁调度算法
公平锁实现：
思考题
-
如果 Redis 主从切换，分布式锁会出问题吗？如何解决？
-
如何实现”读写锁”（多个读，一个写）？
-
分布式锁和”乐观锁”如何选择？
💡 提示：这些问题没有标准答案，建议结合实际情况深入思考。