分散式系統中如何實現臨界資源的互斥存取？
摘要：一次僅允許一個程序使用的資源稱為臨界資源。
本文分享自華為雲社群《分散式系統中如何實現臨界資源的互斥存取》，作者：華為雲PaaS服務小智。
網路時代，購物、社交等之前只能線上下進行的活動，如今都可以在網路上完成。為了促進消費，電商網、網路店鋪經常推出商品限定數量內的「秒殺」，「搶購」活動，類似的臨界資源存取還有我們生活中常見的微信多人搶紅包。這種臨界資源，多人存取的情況，如何保證避免一個資源被多人（一人以上）互斥存取呢？
臨界資源
多道程式系統中存在許多程序，它們共用各種資源，然而有很多資源一次只能供一個程序使用。一次僅允許一個程序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，微信中開啟多人紅包都屬於這種臨界資源的存取，一次只允許一個程序使用。
臨界資源互斥存取
分散式互斥是隨著分散式系統的出現而出現的，並隨著分散式系統理論發展而發展。在分散式系統中，很多程序能夠在微觀上並行執行。但由於共用資源的有限性，以及全域性資料要求的一致性，一些臨界資源的存取需要以互斥的方式實現同步。
Java原生鎖
在傳統單機部署的情況下，可以使用Java並行處理相關的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虛擬機器器程序內的多個執行緒同步執行，避免出現無序現象。
但在網際網路場景，特別是搶購活動中，隨著整個系統的並行存取飆升，需要多臺機器並行執行，以應對使用者井噴式存取，假設此時多個使用者的請求同時到來，但落在了不同的機器上，雖然這兩個請求是可以同時執行，但是因為兩個機器執行在兩個不同的Java虛擬機器器裡面，他們加的鎖只對屬於自己Java虛擬機器器裡面的執行緒有效，對於其他Java虛擬機器器的執行緒是無效的。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虛擬機器器裡面），這樣便會出現庫存超賣的現象。
分散式鎖
基於存在的現狀，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存取控制。這就需要分散式鎖登場了。
分散式鎖是一種解決分散式臨界資源並行讀寫的一種技術，對分散式應用加鎖，能夠避免出現庫存超賣及無序存取等現象。
分散式鎖的思路是：在整個系統提供一個全域性、唯一的獲取鎖的「東西」，然後每個系統在需要加鎖時，都去問這個「東西」拿到一把鎖，這樣不同的系統拿到的就可以認為是同一把鎖。
當前分散式加鎖主要有三種方式：（磁碟）資料庫、快取資料庫、Zookeeper。
用 Redis 實現分散式鎖
使用Redis型別的快取範例實現分散式加鎖，有幾大優勢：
• 加鎖操作簡單，使用SET、GET、DEL等幾條簡單命令即可實現鎖的獲取和釋放。
• 效能優越，快取資料的讀寫優於磁碟資料庫與Zookeeper。
如下圖中所示，使用redis的set方法即可實現對臨界資源加鎖，點選此獲取全量程式碼 。
使用redis的del方法即可實現鎖的釋放。
相對於傳統redis，如今各大雲廠商也都推出了redis雲服務，以即開即用、安全可靠、彈性擴容、便捷管理等特點受到軟體開發企業和開發者的歡迎。
參考資料
李美安. 普適分散式互斥演演算法及應用[D]. 電子科技大學, 2006.