Redis实现分布式锁的Etcd对比-猿码集

1. Redis实现分布式锁

Redis是一个开源的内存数据结构存储系统，它提供了一个在内存中存储数据的键值对存储方式。Redis支持多种数据结构，如字符串、哈希、列表、集合和有序集合等。Redis还支持发布/订阅、事务、Lua脚本等功能，是一个轻量级的高性能数据库。

Redis的分布式锁是一种基于Redis实现的互斥机制。它的实现原理是通过Redis的SETNX命令实现。当多个客户端同时对同一个键执行SETNX命令时，只有其中一个客户端能够成功地获取锁，其他客户端将无法获取到锁。

1.1 Redis分布式锁的实现代码


public class RedisLockUtil {
 
    private static final String LOCK_PREFIX = "redis_lock_";
 
    private static final int LOCK_EXPIRE = 300; // ms
 
    private static RedisTemplate redisTemplate;
 
    /**
     * 获取分布式锁
     * @param lockName 锁的名称
     * @param requestId 请求标识
     * @return 获取锁的结果
     */
    public static boolean tryGetDistributedLock(String lockName, String requestId) {
        String key = LOCK_PREFIX + lockName;
        String value = requestId;
        return redisTemplate.execute((RedisCallback) redisConnection -> {
            long expireAt = System.currentTimeMillis() + LOCK_EXPIRE + 1;
            Boolean acquire = redisConnection.setNX(key.getBytes(), value.getBytes());
            if (acquire) {
                redisConnection.expire(key.getBytes(), (int) (LOCK_EXPIRE / 1000));
                return true;
            } else {
                byte[] oldValue = redisConnection.get(key.getBytes());
                if (oldValue != null && Long.parseLong(new String(oldValue)) < System.currentTimeMillis()) {
                    byte[] prevValue = redisConnection.getSet(key.getBytes(), value.getBytes());
                    return prevValue == null ? false : Long.parseLong(new String(prevValue)) < System.currentTimeMillis();
                } else {
                    return false;
                }
           }
       });
   }
 
   /**
    * 释放分布式锁
    * @param lockName 锁的名称
    * @param requestId 请求标识
    * @return 释放锁的结果
    */
   public static boolean releaseDistributedLock(String lockName, String requestId) {
       String key = LOCK_PREFIX + lockName;
       return redisTemplate.execute((RedisCallback) redisConnection -> {
           byte[] value = redisConnection.get(key.getBytes());
           if (value != null && new String(value).equals(requestId)) {
               redisConnection.del(key.getBytes());
               return true;
           } else {
               return false;
           }
       });
   }
 
   public static void setRedisTemplate(RedisTemplate redisTemplate) {
       RedisLockUtil.redisTemplate = redisTemplate;
   }
}

上面的代码中，我们定义了一个RedisLockUtil工具类，其中包含了tryGetDistributedLock和releaseDistributedLock两个方法。tryGetDistributedLock方法用于获取分布式锁，releaseDistributedLock方法用于释放分布式锁。这两个方法都是通过Redis的SETNX命令来实现的。

2. Etcd实现分布式锁

Etcd是一个支持分布式系统的键值存储系统，提供了分布式锁的特性。Etcd的分布式锁实现是通过在Etcd集群中创建一个独立的资源，并通过资源版本控制来实现分布式锁的互斥性。

2.1 Etcd分布式锁的实现原理

Etcd的分布式锁实现原理与Redis的分布式锁实现原理不同。Etcd的分布式锁实现是通过在Etcd集群中创建一个独立的资源，在这个资源中记录锁的申请者和锁定的状态，通过资源版本控制来确保锁的互斥性。

在Etcd中，每个客户端都可以为锁定的资源创建一个对应的资源号，用于标识该锁。Etcd的锁机制是基于乐观锁实现的，当一个客户端想要锁定一个资源时，它会向Etcd集群的指定节点发送一个名为txn的请求。txn请求可以用来完成比较、判断和操作等一系列复合操作。

当txn请求被提交到Etcd集群的某个节点时，该节点会在资源版本控制中检查当前资源是否已经被锁定。如果该资源没有被锁定，该节点会根据txn请求提交的具体操作完成锁定资源的操作；否则，该节点会返回Txn冲突的异常信息，此时需要客户端重新尝试请求锁。

2.2 Etcd分布式锁的实现代码


public class EtcdLockUtil {
 
    private static final String LOCK_PREFIX = "/etcd_lock_";
 
    private static final int LOCK_EXPIRE = 300;
 
    private static Client client;
 
    /**
     * 获取分布式锁
     * @param lockName 锁的名称
     * @param requestId 请求标识
     * @return 获取锁的结果
     */
    public static boolean tryGetDistributedLock(String lockName, String requestId) {
        String key = LOCK_PREFIX + lockName;
        ByteSequence lockKey = ByteSequence.from(key.getBytes());
        Lock lock = client.getLockClient().newLock(lockKey);
        try {
            boolean success = lock.tryLock(LOCK_EXPIRE, TimeUnit.MILLISECONDS);
            if (success) {
                return true;
            }
            return false;
        } catch (Exception ex) {
            return false;
        }
    }
 
    /**
     * 释放分布式锁
     * @param lockName 锁的名称
     * @param requestId 请求标识
     * @return 释放锁的结果
     */
    public static boolean releaseDistributedLock(String lockName, String requestId) {
        String key = LOCK_PREFIX + lockName;
        ByteSequence lockKey = ByteSequence.from(key.getBytes());
        Lock lock = client.getLockClient().newLock(lockKey);
        try {
            lock.unlock();
            return true;
        } catch (Exception ex) {
            return false;
       }
   }
 
   public static void setClient(Client client) {
       EtcdLockUtil.client = client;
   }
}

上面的代码中，我们定义了一个EtcdLockUtil工具类，其中包含了tryGetDistributedLock和releaseDistributedLock两个方法。tryGetDistributedLock方法用于获取分布式锁，releaseDistributedLock方法用于释放分布式锁。这两个方法都是通过Etcd客户端的锁机制来实现的。

3. Redis与Etcd分布式锁的对比

Redis和Etcd都是常见的分布式协调服务，它们都支持分布式锁的实现，但它们的实现原理和适用场景有所不同。

3.1 性能比较

由于Redis采用内存存储，数据读写速度很快，因此Redis的分布式锁性能较高。而Etcd采用存储在磁盘上的Raft协议，因此每次操作都需要写入磁盘，所以Etcd的分布式锁性能较低。

3.2 一致性比较

Redis采用异步复制机制，不保证数据一致性。在特定情况下，Redis可能会发生数据丢失或者发生数据不一致的情况。而Etcd采用了Raft协议，它保证了数据的一致性和持久性。

3.3 可用性比较

由于Redis是基于内存存储的，因此在集群高并发的情况下，容易发生内存溢出。而Etcd采用的是磁盘存储方式，它的数据存储方式更加稳定和可靠。

3.4 使用场景

Redis适用于数据量较小、读写频繁的场景，例如实时计算、缓存等。而Etcd适用于需要高可用性和数据一致性的场景，例如分布式锁、服务注册中心和配置管理等。

4. 总结

Redis和Etcd都是常用的分布式存储系统，它们都提供了分布式锁的实现机制。Redis的分布式锁实现是基于内存存储的，性能较高，但可能会发生数据不一致的情况；而Etcd的分布式锁实现是基于磁盘存储的，保证了数据的一致性和持久性，但性能较低。在实际应用中，我们需要根据实际情况选择合适的分布式锁实现机制。

Redis实现分布式锁的Etcd对比