面试官问:讲讲分布式锁的实现与应用场景?

分布式锁的实现与应用场景解析
面试中,Redis和分布式锁成为了焦点。Redis常用于缓存、订单列表等场景,解决缓存雪崩和穿透问题。分布式锁在电子商城提交订单等场景确保并发互斥,避免死锁。文章探讨了分布式锁的实现,包括基于Redis、ZooKeeper和MySQL的方式,并推荐了相关课程进行深入学习。

坐车2小时,面试5分钟。被面试官无情秒杀,问的一脸懵逼!这些问题我真答不上来啊~~

  • 谈谈Redis有哪些应用场景?
  • Redis为什么速度这么快?
  • 缓存雪崩如何解决? 缓存穿透如何解决?
  • 如何使用Redis完成订单列表场景?
  • MySQL里有2000w数据,Redis中只存20w的数据,如何保证Redis中的都是热点数据?
  • Redis相比memcached有哪些优势?
  • 假如Redis里面有1亿个key,其中有10w个key是以某个固定的已知的前缀开头的,如何将它们全部找出来?

场景再现

在传统的基于数据库的架构中,对于数据的抢占问题往往是通过数据库事务(ACID)来保证的。在分布式环境中,出于对性能以及一致性敏感度的要求,使得分布式锁成为了一种比较常见而高效的解决方案。

应用场景介绍:

电子商城提交订单
在这里插入图片描述

面试官问:讲讲分布式锁的实现与应用场景?
在提交订单过程中需要判断当前商品库存数量,库存数大于0时方可下单,成功下单后在当前库存数量的基础上减去当前下单数量,然后更新到数据库中。

分布式锁设计目标:

可以保证在分布式部署的应用集群中互斥性,即同一个方法在同一操作只能被一台机器上的一个线程执行。程序出现异常锁能自动释放,避免死锁,锁超时

具体实施:

Redis可谓是互联网重磅级杀手锏,Redis的很多应用神技却不为人知。通过上面的应用场景我给大家推荐腾讯课堂联合源码学院出的一个 2 分的课程《分布式解决方案与互联网通讯本质解析》,看分布式下分布式锁的三种实现方式及对比分析底层原理等。

核心技术:

  • 为什么要使用分布式锁
  • 分布式锁应该具备哪些条件<
### 什么是 RabbitMQ? RabbitMQ 是一个开源的消息队列系统,用于在分布式系统或微服务架构实现消息的异步传输和解耦。它基于 AMQP(高级消息队列协议)标准实现,提供了可靠的消息传递服务,并支持多种消息协议[^2]。作为一个消息中间件,RabbitMQ 允许应用程序通过发送和接收消息进行通信,而无需直接相互依赖,从而提高了系统的可扩展性、弹性和解耦性[^2]。 RabbitMQ 的核心功能包括: - **消息路由**:通过交换机(Exchanges)对消息进行路由,支持多种路由模式,如直连(Direct)、扇形(Fanout)、主题(Topic)和首部(Headers),以适应不同的消息传递需求。 - **队列**:消息被发布到交换机后,根据路由规则被推送到一个或多个队列中。队列是消息的容器,可以被一个或多个消费者订阅并处理。 - **持久化和可靠性**:支持消息的持久化存储,确保在服务器重启后消息不会丢失。同时,提供了消息确认机制来确保消息从发送到接收的每一步都得到确认,增强了消息传递的可靠性。 - **集群高可用**:RabbitMQ 支持集群部署,通过镜像队列等机制实现高可用性,即使集群中的某个节点发生故障,也不会影响整个消息系统的正常运行[^1]。 - **多种语言客户端**:提供了多种编程语言的客户端库,如 Java、Python、Ruby、.NET 等,方便不同技术栈的应用集成[^2]。 - **管理界面**:包含一个用户友好的 Web 管理界面,用于监控队列、交换机、绑定、消息等的状态,以及进行基础的管理和配置工作[^2]。 以下是一个使用 `pika` 库连接 RabbitMQ 并发送消息的简单示例: ```python import pika # 创建连接参数对象 parameters = pika.ConnectionParameters('localhost') # 建立 RabbitMQ 服务器的连接 connection = pika.BlockingConnection(parameters) channel = connection.channel() # 声明一个名为 'hello' 的队列 channel.queue_declare(queue='hello') # 发送一条消息到 'hello' 队列 channel.basic_publish(exchange='', routing_key='hello', body='Hello World!') print(" [x] Sent 'Hello World!'") # 关闭连接 connection.close() ``` 这段代码展示了如何使用 Python 的 `pika` 库连接本地运行的 RabbitMQ 服务,并发送一条简单的消息到名为 `hello` 的队列中。 ### RabbitMQ 的用途 RabbitMQ 主要用于解决分布式系统中的异步通信题,例如任务队列、事件驱动架构、日志收集、服务间通信等场景。通过引入 RabbitMQ,系统之间的耦合度降低,提高了整体的可扩展性和容错能力。它可以有效地处理高并发场景下的消息积压题,并通过消息确认机制确保消息的可靠投递[^2]。 此外,RabbitMQ 还支持多种拓扑结构的消息路由方式,使得开发者可以根据业务需求灵活设计消息流。例如,在需要广播消息的场景下可以使用 Fanout 类型的交换器;在需要精确匹配的场景下可以使用 Direct 类型的交换器;在需要模糊匹配的场景下可以使用 Topic 类型的交换器[^2]。 ### 相关应用场景 - **订单处理系统**:在电商系统中,订单创建后可以通过 RabbitMQ 异步通知库存系统、支付系统、物流系统等,避免阻塞主线程。 - **日志收集系统**:各个服务将日志信息发送到 RabbitMQ 中,由专门的日志处理服务统一消费并写入日志数据库。 - **异步任务执行**:例如文件上传后触发图像处理任务,通过 RabbitMQ 将任务放入队列,由后台 worker 异步处理。 ### 示例:使用 RabbitMQ 实现订单异步处理 ```python import pika def publish_order(order_id): # 连接到 RabbitMQ 服务器 connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('localhost')) channel = connection.channel() # 声明一个名为 'order_queue' 的队列 channel.queue_declare(queue='order_queue') # 发送订单 ID 到队列中 channel.basic_publish( exchange='', routing_key='order_queue', body=order_id ) print(f" [x] Sent order: {order_id}") # 关闭连接 connection.close() # 模拟订单生成 publish_order("ORDER_001") ``` ```python import pika import time def process_order(ch, method, properties, body): print(f" [x] Received order: {body.decode()}") time.sleep(5) # 模拟耗时操作 print(" [x] Order processed") ch.basic_ack(delivery_tag=method.delivery_tag) # 连接到 RabbitMQ 服务器 connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('localhost')) channel = connection.channel() # 声明一个名为 'order_queue' 的队列 channel.queue_declare(queue='order_queue') # 设置消费者预取数量为 1 channel.basic_qos(prefetch_count=1) # 订阅队列并设置回调函数 channel.basic_consume( queue='order_queue', on_message_callback=process_order ) print(' [*] Waiting for orders. To exit press CTRL+C') channel.start_consuming() ``` 这个示例展示了生产者如何将订单信息发送到 RabbitMQ 队列中,消费者则异步地从队列中取出订单并进行处理。
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