分佈式系統中，多個節點都需要訪問一個臨界資源，但是同一時刻只能有一個節點可以訪問，爲了解決這個問題就是要通過分佈式互斥來實現；分佈式鎖就是實現分佈式互斥的一種實現方式。
鎖是實現多線程同時訪問同一共享資源，保證同一時刻只有一個線程可訪問共享資源所做的一種標記。
分佈式鎖是指分佈式環境下，系統部署在多個機器中，實現多進程分佈式互斥的一種鎖。爲了保證多個進程能看到鎖，鎖被存在公共存儲（比如 Redis、數據庫等三方存儲中），以實現多個進程併發訪問同一個臨界資源，同一時刻只有一個進程可訪問共享資源，確保數據的一致性。
分佈式鎖的三種實現方法
1.基於關係數據庫實現分佈式鎖
（1）創建一張鎖表，然後通過操作該表中的數據來實現。
（2）當我們要鎖住某個資源時，就在該表中增加一條記錄，想要釋放鎖的時候就刪除這條記錄。
（3）數據庫對共享資源做了唯一性約束，如果有多個請求被同時提交到數據庫的話，數據庫會保證只有一個操作可以成功，操作成功的那個線程就獲得了訪問共享資源的鎖。
缺點：
1.因爲數據庫需要落到硬盤上，頻繁讀取數據庫會導致 IO 開銷大，因此這種分佈式鎖適用於併發量低，對性能要求低的場景。
2.容易引起單點故障。
2.基於緩存實現分佈式鎖
把數據存放在計算機內存中，不需要寫入磁盤，減少了 IO 讀寫。
實例：Redis 通過隊列來維持進程訪問共享資源的先後順序。
（1）Redis 通常可以使用 setnx(key, value) 函數來實現分佈式鎖。
（2）key 和 value 就是基於緩存的分佈式鎖的兩個屬性，其中 key 表示鎖 id，value = currentTime + timeOut，表示當前時間 + 超時時間。
（3）某個進程獲得 key 這把鎖後，如果在 value 的時間內未釋放鎖，系統就會主動釋放鎖。
（4）setnx 函數的返回值有 0 和 1：返回 1，說明該服務器獲得鎖，setnx 將 key 對應的 value 設置爲當前時間 + 鎖的有效時間。返回 0，說明其他服務器已經獲得了鎖，進程不能進入臨界區。該服務器可以不斷嘗試 setnx 操作，以獲得鎖。
3.基於 ZooKeeper 實現分佈式鎖
ZooKeeper 基於樹形數據存儲結構實現分佈式鎖。
節點類型：
持久節點。這是默認的節點類型，一直存在於 ZooKeeper 中。
持久順序節點。也就是說，在創建節點時，ZooKeeper 根據節點創建的時間順序對節點進行編號。
臨時節點。與持久節點不同，當客戶端與 ZooKeeper 斷開連接後，該進程創建的臨時節點就會被刪除。
臨時順序節點。按時間順序編號的臨時節點。
以電商售賣吹風機的場景爲例。假設用戶 A、B、C 同時在 11 月 11 日的零點整提交了購買吹風機的請求，ZooKeeper 會採用如下方法來實現分佈式鎖：
1.在與該方法對應的持久節點 shared_lock 的目錄下，爲每個進程創建一個臨時順序節點。吹風機就是一個擁有 shared_lock 的目錄，當有人買吹風機時，會爲他創建一個臨時順序節點。
2.每個進程獲取 shared_lock 目錄下的所有臨時節點列表，註冊子節點變更的 Watcher，並監聽節點。
3.每個節點確定自己的編號是否是 shared_lock 下所有子節點中最小的，若最小，則獲得鎖。例如，用戶 A 的訂單最先到服務器，因此創建了編號爲 1 的臨時順序節點 LockNode1。該節點的編號是持久節點目錄下最小的，因此獲取到分佈式鎖，可以訪問臨界資源，從而可以購買吹風機。
4.若本進程對應的臨時節點編號不是最小的，則分爲兩種情況：
a. 本進程爲讀請求，如果比自己序號小的節點中有寫請求，則等待；
b. 本進程爲寫請求，如果比自己序號小的節點中有讀請求，則等待。
例如，用戶 B 也想要買吹風機，但在他之前，用戶 C 想看看吹風機的庫存量。因此，用戶 B 只能等用戶 A 買完吹風機、用戶 C 查詢完庫存量後，才能購買吹風機。
ZooKeeper 分佈式鎖的可靠性最高，有封裝好的框架，很容易實現分佈式鎖的功能，並且幾乎解決了數據庫鎖和緩存式鎖的不足。
etcd分佈式鎖實現原理：
1.利用租約在etcd集羣中創建一個key，這個key有兩種形態，存在和不存在，而這兩種形態就是互斥量。
2.如果這個key不存在，那麼線程創建key，成功則獲取到鎖，該key就爲存在狀態。
3.如果該key已經存在，那麼線程就不能創建key，則獲取鎖失敗。
鎖結構體：
在使用該鎖時，需要傳入Ttl,Conf,Key字段來初始化鎖
type EtcdMutex struct {
Ttl int64 //租約時間
Conf clientv3.Config //etcd集羣配置
Key string //etcd的key
cancel context.CancelFunc //關閉續租的func
lease clientv3.Lease
leaseID clientv3.LeaseID
txn clientv3.Txn
}
初始化鎖：
func(em *EtcdMutex)init()error{
var err error
var ctx context.Context
client,err := clientv3.New(em.Conf)
if err != nil{
return err
}
em.txn = clientv3.NewKV(client).Txn(context.TODO())
em.lease = clientv3.NewLease(client)
leaseResp,err := em.lease.Grant(context.TODO(),em.Ttl)
if err != nil{
return err
}
ctx,em.cancel = context.WithCancel(context.TODO())
em.leaseID = leaseResp.ID
_,err = em.lease.KeepAlive(ctx,em.leaseID)
return err
}
獲取鎖:
func(em *EtcdMutex)Lock()error{
err := em.init()
if err != nil{
return err
}
//LOCK:
em.txn.If(clientv3.Compare(clientv3.CreateRevision(em.Key),"=",0)).
Then(clientv3.OpPut(em.Key,"",clientv3.WithLease(em.leaseID))).
Else()
txnResp,err := em.txn.Commit()
if err != nil{
return err
}
if !txnResp.Succeeded{ //判斷txn.if條件是否成立
return fmt.Errof("搶鎖失敗")
}
return nil
}
釋放鎖：
func(em *EtcdMutex)UnLock(){
em.cancel()
em.lease.Revoke(context.TODO(),em.leaseID)
fmt.Println("釋放了鎖")
}
調用鎖：
func main(){
var conf = clientv3.Config{
Endpoints: []string{"172.16.196.129:2380", "192.168.50.250:2380"},
DialTimeout: 5 * time.Second,
}
eMutex1 := &EtcdMutex{
Conf:conf,
Ttl:10,
Key:"lock",
}
eMutex2 := &EtcdMutex{
Conf:conf,
Ttl:10,
Key:"lock",
}
//groutine1
go func() {
err := eMutex1.Lock()
if err != nil{
fmt.Println("groutine1搶鎖失敗")
fmt.Println(err)
return
}
fmt.Println("groutine1搶鎖成功")
time.Sleep(10*time.Second)
defer eMutex.UnLock()
}()
//groutine2
go func() {
err := eMutex2.Lock()
if err != nil{
fmt.Println("groutine2搶鎖失敗")
fmt.Println(err)
return
}
fmt.Println("groutine2搶鎖成功")
defer eMutex.UnLock()
}()
time.Sleep(30*time.Second)
}