详细说说Redis分布式锁和ZK分布式锁

在分布式系统中，分布式锁是实现资源互斥访问的核心机制。Redis 和 ZooKeeper（ZK）是两种常用的分布式锁实现方案，但它们的实现原理、优缺点和适用场景存在显著差异。

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一、Redis 分布式锁

实现原理

1. 基础命令：

   • SET key value NX PX timeout（推荐方式）：
     • NX：仅当键不存在时设置键值（保证互斥）。
     • PX：设置键的过期时间（避免死锁）。
   • 示例：SET lock:order123 "client1" NX PX 30000
     （客户端 client1 获取锁，锁自动释放时间为 30 秒）

2. 释放锁：

   • 必须通过 Lua 脚本原子性验证值后删除，防止误删其他客户端的锁：

     if redis.call("GET", KEYS[1]) == ARGV[1] thenreturn redis.call("DEL", KEYS[1])
     elsereturn 0
     end
     

3. 高级方案：

   • RedLock 算法（多节点 Redis 集群）：
     • 客户端依次向多个 Redis 节点申请锁，超过半数成功则视为获取锁。
     • 争议点：时钟漂移、网络分区等问题可能影响正确性（社区存在争论）。

核心特性

• AP 系统：Redis 优先保证可用性（Availability）和分区容忍性（Partition Tolerance），弱一致性。
• 性能高：基于内存操作，适合高并发场景。
• 锁自动释放：依赖过期时间，需合理设置避免业务未完成锁失效。

优点

• 简单易用：API 直观，适合快速实现。
• 高吞吐量：单节点 Redis 可支撑数万 TPS。
• 容错性：通过 RedLock 降低单点故障风险（但有争议）。

缺点

• 非强一致：主从异步复制可能导致锁丢失（故障转移时）。
• 时钟依赖：过期时间依赖系统时钟，时钟漂移可能引发问题。
• 误删风险：需严格通过 Lua 脚本保证原子性释放。

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二、ZooKeeper 分布式锁

实现原理

1. 临时顺序节点：

   • 客户端在 ZK 的锁目录下创建临时顺序节点（如 /locks/lock_00000001）。
   • 临时性：客户端会话结束（如宕机）时节点自动删除，避免死锁。
   • 顺序性：节点按创建顺序编号，便于实现公平锁。

2. 锁获取：

   • 客户端检查自己是否是当前最小序号节点：
     • 如果是，获得锁。
     • 否则，监听前一个节点的删除事件（避免“羊群效应”）。

3. 锁释放：

   • 业务完成后主动删除节点，或会话超时后自动删除。

核心特性

• CP 系统：ZooKeeper 优先保证一致性（Consistency）和分区容忍性（Partition Tolerance）。
• 强一致性：通过 ZAB 协议保证数据一致性。
• 公平锁：天然支持按顺序获取锁。

优点

• 可靠性高：无锁超时问题，客户端宕机自动释放锁。
• 无时钟依赖：锁的释放仅依赖会话状态。
• 可监控：通过 Watcher 机制实现锁状态实时感知。

缺点

• 性能较低：ZK 的写操作（如创建节点）需集群多数节点确认，吞吐量低于 Redis。
• 实现复杂：需处理 Watcher 的触发和重连逻辑。
• 网络敏感：频繁的 Watcher 通知可能引发性能问题。

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三、关键对比

特性	Redis 分布式锁	ZooKeeper 分布式锁
一致性模型	AP（最终一致）	CP（强一致）
性能	高吞吐量（内存操作）	较低（需集群协调）
锁释放方式	依赖过期时间（需合理设置）	会话结束自动释放（无超时风险）
可靠性	依赖 Redis 持久化和集群机制	高（强一致性保证）
实现复杂度	简单（基于 SETNX + Lua）	复杂（需处理节点监听和回调）
适用场景	高并发、允许短暂不一致	强一致性、高可靠性要求
典型问题	锁提前释放、脑裂问题	羊群效应、会话管理

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四、场景选择建议

1. 选择 Redis：

   • 高并发场景（如秒杀、库存扣减）。
   • 允许短暂锁失效（业务能处理重试或幂等）。
   • 对性能要求极高，可接受最终一致性。

2. 选择 ZooKeeper：

   • 需要强一致性（如金融交易、关键配置更新）。
   • 锁持有时间较长或不可预测（避免超时风险）。
   • 需要公平锁或可重入锁。

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五、注意事项

• Redis 锁的陷阱：
  • 避免锁过期时间过短导致业务未完成锁被释放。
  • 推荐使用 Redisson 客户端（内置看门狗自动续期）。
• ZK 锁的优化：
  • 使用临时顺序节点避免羊群效应。
  • 合理设置会话超时时间（sessionTimeout）。

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🐮👵

• Redis 分布式锁：轻量级、高性能，适合对一致性要求不高的高频场景。
• ZooKeeper 分布式锁：强一致、高可靠，适合关键业务场景，但需容忍较低性能。

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