【分布式理论9】分布式协同：分布式系统进程互斥（多个进程操作一个资源）与互斥算法

在分布式系统中，多个应用服务可能会同时访问同一个资源，导致互斥问题的出现。例如，在分布式数据库环境中，多个事务可能同时尝试对同一行数据加锁，导致锁争抢，影响系统性能。为了避免互斥现象，并保证数据的一致性，引入了分布式锁机制。而支撑分布式锁的理论基础，就是分布式互斥算法。

一、互斥问题及分布式系统的特性

以现实生活中的例子来类比，假设有两个小孩想玩同一个玩具，但玩具只能由一个小孩使用，另一个小孩必须等待。这种情况类似于计算机系统中的互斥问题：

• 共享资源（玩具）只能由一个进程访问。
• 竞争该资源的进程必须遵循一定的顺序。
• 若资源被占用，其他进程必须等待。

在单机环境下，进程互斥问题可以通过线程同步等方式解决。但在分布式系统中，由于各个进程部署在不同的服务器上，互斥问题变得更为复杂，必须考虑以下特性：

1. 互联网特性：分布式系统中的服务器通过网络连接，网络延迟、丢包等问题可能影响互斥操作。
2. 没有统一时钟：不同服务器的时钟不同步，导致进程无法准确判断资源请求的先后顺序。
3. 服务器和网络可能故障：当某个服务器或进程发生故障，其他服务器需要感知并进行相应处理。

 

二、分布式互斥算法

针对分布式系统的互斥问题，研究者提出了不同的互斥算法。这些算法适用于不同的场景，例如，某些算法适合小规模系统&#