分布式锁的实现

一、背景 
在分布式系统中，一个应用部署在多台机器中，在某些场景下，为了保证数据的一致性，要求在同一时刻，同一任务只在一个节点上运行，即保证某个行为在同一时刻只能被一个线程执行。
在单机单进程多线程环境下，通过锁很容易做到，比如 mutex、spinlock、信号量 等。
在多机多进程环境下，就需要使用 分布式锁 来解决了。 分布式场景：我们的应用由多个节点构成，这些节点可能分布在不同的机器中，也有可能分布在不同的网络环境中，通常这些进程之间通过 socket 进行通信。
 
二、分布式锁 
是什么类型的锁 ? 在分布式场景中实现互斥类型的锁。 互斥类型：同一时刻只允许一个执行体进入临界资源。
 
解决了什么问题 ? 在分布式场景中，同时只允许一个节点执行某类任务。
 
锁 = 资源 + 行为： 资源： 要记录进程的全局唯一 ID。
放在 数据库、zookeeper 或 etcd 中，可以让所有的执行体访问。
 
行为：加锁、解锁。（以网络通信的方式） 加锁：把当前进程的唯一标识打到当前数据库的某一个字段中，作为一个标记，说明当前进程持有锁。 加锁的方式：原来没有标记，现在打上标记了。
 
解锁：谁加的锁，谁释放锁，也就是加锁对象和解锁对象必须是同一个对象，除了因为网络异常而造成的锁超时情况。 解锁的方式：持锁方去清除标记，比如置为 0，这样其他的进程才能去加锁。
 
三、分布式锁特性 
互斥性。 锁打上标记：加锁。
锁取消标记：解锁。
标记：执行体的唯一标识，可以通过雪花算法生成。
 
锁超时。 在分布式场景中，允许一个进程退出，并希望其他的进程能够继续工作。
当持有锁的进程想要解锁的时候，由于某些原因，比如进程宕机、网络异常，导致无法清除数据库中的标记，也就是持锁的进程没有能力去释放锁了，那么我们应该提供一种机制，让数据库自动地去释放锁 → 时间一到，数据库自动地释放锁。
 
可用性。 合理时间内得到合理的回复。
实现： 计算型：开多个备份点。
存储型： 多个备份点。
主从切换。
 
容错性。 一致性来解决（半数以上）。 raft 一致性算法。
redlock。
 
高可用 = 可用性 + 容错性。
 
四、分布式锁类型 
重入锁和非重入锁。 重入锁： 允许同一个线程多次获取同一把锁，而不会导致死锁。当一个线程持有锁时，它可以再次获取相同的锁而不被阻塞。
std::recursive_mutex。
 
非重入锁： 不允许同一个线程在持有锁的情况下再次获取相同的锁，会导致死锁。
std::mutex。
 
公平锁和非公平锁。 公平锁：排队，对应互斥锁。
非公平锁：轮询，对应自旋锁。
 
五、实现分布式锁 
基于中间件来实现 → 所有的节点都能访问到。
资源存储在中间件中。
加锁、解锁行为基于中间件的特性来实现。
 
MySQL 实现分布式锁 
锁的存储：表。
获取锁和释放锁：字段。
互斥语义： 唯一性约束：unique key、primary key。
利用 innodb 中的 S 锁和 X 锁互斥。select * from lock where ... lock in share mode;
update lock set ... where ...
 
锁超时： 表增加一个字段：加锁时间戳。
另起进程（超进程），定时检测是否超时。
 
其他进程怎么获取锁：主动探寻，实现定时器 → MySQL 只能实现非公平锁。
递归锁：表中增加一个字段 count。
创建表。DROP TABLE IF EXISTS `dislock`;
CREATE TABLE