Go Etcd 分布式锁实战

1 分布式锁概述

谈到分布式锁，必然是因为单机锁无法满足要求，在现阶段微服务多实例部署的情况下，单机语言级别的锁，无法满足并发互斥资源的安全访问。常见的单机锁如Java的jvm锁Lock、synchronized，golang的Mutex等
对于分布式锁有很多种实现方式，常见的有以下几种：

• 基于数据库：通过数据库事务锁例如for update操作
• 基于缓存中间件：redis分布式锁、etcd分布式锁等
• 基于ZK临时节点：zookeeper 临时节点实现分布式锁

每种方式实现的分布式锁各有优缺点简单介绍一下：

• 数据库实现不用额外引入新的中间件，减少系统的依赖性和不稳定性，但性能不会太高，且并发量大时，对数据库压力比较大。
• ZK实现分布式，因为zk满足了CP，能够保证其数据一致性，不会出现加锁成功后又丢失的问题，但相反性能会降低，并且可用性降低 CAP A不是满足的，详细可以自行了解zk细节
• redis 实现：最大的优点性能高，能保证AP，保证其高可用。但无法保证一致性，因为redis满足的是AP，可能存在某一个时间节点集群数据S-M同步不一致。

2 分布式锁要点

实现分布式锁需要满足一下几点：

• 锁载体：redis 受用 K-V 键值作为锁载体，ZK使用临时节点作为载体
• 锁租期：进程持有分布式锁后不能一直占用，如果因为宕机情况造成锁释放失败，就会一直占用，reds 可以设置过期时间，zk临时节点也会自动删除。
• 其他要求：比如减少惊群效应、可重入机制、公平锁机制，不同的实现方式有的不能完全满足。

分布式锁选择：

• qps不大的情况下，那种方式都可以
• 结合目前技术体系，在不引入新的技术中间件情况下解决问题
• qps并发极高，但容忍极少的数据丢失或者不一致，建议使用redis实现分布式锁
• 如果业务要求任何情况下都不允许数据丢失，可以使用zk或者etcd实现

3 Etcd 实现机制

• 锁载体： 使用 k-v 结构实现
• 锁租期： Etcd 通过lease可以对 kv 设置租约，当租约到期，kv 将失效删除；避免长时间占用锁不释放放。
• 自动续期： Etcd 可以对租约进行自动续期，通过KeepAlive实现
• 公平锁： 多个程序同时抢锁时，会根据 Revision 值大小依次获得锁，可以有效避免 “惊群效应”，公平获取。
• Watch 机制： 监听机制，Watch 机制支持 Watch 某个固定的 key或者目录， key 或目录发生变化，客户端可以收到通知。

4 代码实现

操作步骤：

1. 初始化客户端
2. 创建一个session并设置默认租期30s
3. 获取指定前缀的锁对象
4. 加锁
5. 执行业务
6. 释放锁

代码：

package mainimport ("context"clientv3 "go.etcd.io/etcd/client/v3""go.etcd.io/etcd/client/v3/concurrency""log""time"
)func main() {// 初始化客户端log.Println("客户端初始化")client, err := clientv3.New(clientv3.Config{Endpoints: []string{"localhost:2379"}, DialTimeout: time.Second * 3})if err != nil {log.Fatalf("客户端初始化失败:%v\n", err)}// 创建一个session并设置默认租期30s,即锁默认超过30s会自动释放(内部会自动续期Etcd KeepAlive)log.Println("Session初始化")session, err := concurrency.NewSession(client, concurrency.WithTTL(30))if err != nil {log.Fatalf("Session初始化失败:%v\n", err)return}defer func(session *concurrency.Session) {err := session.Close()if err != nil {log.Fatalf("Session关闭失败:%v\n", err)}}(session)// 获取指定前缀的锁对象mutex := concurrency.NewMutex(session, "my-lock")// 加锁默认等待3slog.Println("TryLock加锁失败不会等待")ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), time.Second*3)defer cancel()err = mutex.TryLock(ctx)if err != nil {log.Fatalf("加锁失败立即返回:%v\n", err)return}//log.Println("加锁最多等待3s")//ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), time.Second*3)//defer cancel()//err = mutex.Lock(ctx)//if err != nil {//	log.Fatalf("加锁失败:%v\n", err)//	return//}// Exe bizlog.Println("加锁成功开始执行业务")for i := 1; i <= 10; i++ {time.Sleep(time.Second)log.Printf("执行 %%%d ...", i*10)}// 释放锁err = mutex.Unlock(context.TODO())if err != nil {log.Fatalf("释放锁失败:%v\n", err)return}log.Println("释放锁完成")
}

测试结果