分布式锁的实现

锁的目的是为了解决共享资源的竞争问题，比如共享资源C，用户A要在C的基础上加上A1，用户B要在C的基础上加上B1，这种情况下是很难保证最终C的结果是多少；还有比如共享资源C，用户A要做操作A1和A2，要保证A1和A2必须连续执行，即是一个原子操作，用户B同样是原子操作B1和B2，如果没有锁的话就没有办法保证操作的原子性。在单机情况下，锁的控制在操作系统内核中，也就是一个中央控制管理器，但是在分布式系统中，比如操作数据库，要在原有基础上加上增加一个数字，那就需要先取原有的数字再加上某个数字，最终写入到数据库中。为保证操作的原子性就需要一个全局锁，在这样一个分布式系统中如何实现这个全局锁呢？
其实也是仿照单机系统的概念，有一个锁控制器，一般使用cache来实现的，比如memcache和redis，每个资源锁有一个唯一的名字，要操作这个资源的时候先要在cache中查询这个锁的状态，如果是lock状态则等待，如果是unlocked状态则将状态变成locked，然后操作资源。
比如clientA和clientB都需要操作资源C，clientA先需要在redis cache判断资源C的锁是否存在，如果不存在则创建这个锁，并且需要设定一个timeout时间，当这个时间到了之后，再次申请锁C的时候就认为这个锁不存在，再次创建这个锁，申请到锁之后就可以操作资源C了。设定timeout时间，为了防止clientA在拿到锁之后crash，造成锁无法释放，所以需要设定一个timeout。
那如何设定一个合理的timeout就是比较大的学问？一般是采用timeout到了之后锁自动释放，同时当操作完成之后需要手动将锁释放掉，这样就可以设定一个比较长，保证操作能够执行完的时间。这样锁最多timeout时间内会锁定。还可以用monitor来监控client的心跳，如果client不存在了直接将它的锁释放掉，减少对资源的锁定时间。
另外一个问题就是cache如果crash话如何处理，一般对于这种cache都需要持久化，要不然会造成不一致性，也就是资源访问冲突问题。
所以总的来说分布式锁是仿照单机系统，有一个中央锁控制器，当要访问资源之前就需要向锁控制器判断锁是否存在或者释放，再对资源进行操作，中央锁控制器就是用cache来实现的。