基于 Etcd实现分布式锁

Ectd 简介

Ectd 是一个高可用的键值存储系统，具体以下特点：

• 简单：使用 Go 语言编写，部署简单；
• 安全：可选 SSL 证书认证；
• 快速：在保证强一致性的同时，读写性能优秀；
• 可靠：采用 Raft 算法实现分布式系统数据的高可用性和强一致性。

重要的是，etcd 支持以下功能，正是依赖这些功能来实现分布式锁的：

• Lease 机制：即租约机制（TTL，Time To Live），Etcd 可以为存储的 KV 对设置租约，当租约到期，KV 将失效删除；同时也支持续约，即 KeepAlive。
• Revision 机制：每个 key 带有一个 Revision 属性值，etcd 每进行一次事务对应的全局 Revision 值都会加一，因此每个 key 对应的 Revision 属性值都是全局唯一的。通过比较 Revision 的大小就可以知道进行写操作的顺序。
  在实现分布式锁时，多个程序同时抢锁，根据 Revision 值大小依次获得锁，可以避免 “羊群效应” （也称 “惊群效应”），实现公平锁。
• Prefix 机制：即前缀机制，也称目录机制。可以根据前缀（目录）获取该目录下所有的 key 及对应的属性（包括 key, value 以及 revision 等）。
• Watch 机制：即监听机制，Watch 机制支持 Watch 某个固定的 key，也支持 Watch 一个目录（前缀机制），当被 Watch 的 key 或目录发生变化，客户端将收到通知。

实现过程

就实现过程来说，跟“买房摇号”很相似。

1、定义一个 key 目录（如：/xxx/lock/）用于存放客户端（进程）的操作 ID。类似申请买房的号码牌；
2、客户端先 put key /xxx/lock/id，id 是全局唯一的，可以使用 UUID，并设置过期时间 TTL，防止死锁。记下返回的 Revision 值 R。类似你拿到一个选房序号，并规定了进去选房时间，超时还没有选中，就失效了；
3、get 目录 /xxx/lock/ 下所有的 key 及对应的 Revision 值，与上一步返回的 Revision 值进行比较：

• 如果当前返回的 Revision 值 R 小于或等于目录下所有的 key 对应的 Revision，则当前客户端获取到了锁。类似你是排在第一个选房的，不用等了，直接选房就是；
• 否则，记下所有比 R 小的 Revision 对应的 key，Watch /xxx/lock/。盯紧大屏幕，等待排你前面的人选房；

4、当所有靠前的 key 都被删除之后，则意味着的客户端获取到了锁。类似前面的人都选好房或者弃权了，终于轮到你选房了！

但是，这里有两个问题，也是分布式锁实现方案之间的重要区别：

• 客户端拿到锁后，在合法时间内（过期时间前）没有释放锁（工作没有做完），会导致不同客户端同时拿到或释放同一个锁的情况；
• 当锁依赖的中间件服务是多节点集群部署时，怎么保证新节点与故障节点的数据一致性？