面试题：Redis分布式锁与Zookeeper分布式锁在实现原理上有哪些主要区别

Question

请详细阐述Redis分布式锁基于单节点或集群的实现原理，以及Zookeeper分布式锁基于节点特性（如临时顺序节点等）的实现原理，并对比二者的主要不同点。

Answer 1

Redis分布式锁实现原理

单节点实现

1. 加锁：客户端使用 SETNX（SET if Not eXists）命令尝试设置一个键值对，键为锁的名称，值可以是一个唯一标识符（如客户端生成的UUID）。如果 SETNX 命令返回1，表示设置成功，即获取到了锁；如果返回0，表示锁已被其他客户端持有。
2. 解锁：客户端使用 DEL 命令删除锁对应的键值对来释放锁。但在删除锁时需要确保操作的原子性，防止误删其他客户端的锁。可以通过Lua脚本来实现，先判断锁的键值对是否与自己设置的一致，一致则删除。
3. 防止死锁：通常会给锁设置一个过期时间，使用 EXPIRE 命令，这样即使持有锁的客户端出现异常未能主动释放锁，锁也会在过期时间后自动释放。

集群实现

1. 加锁：在Redis集群模式下，基于Redlock算法。客户端需要向集群中的多个（N个）主节点发送 SETNX 命令尝试获取锁。当客户端从大多数（超过 N/2 + 1）的主节点成功获取到锁时，认为获取锁成功。
2. 解锁：与单节点类似，客户端需要向所有获取锁的主节点发送 DEL 命令释放锁。同样要注意使用Lua脚本保证操作原子性。
3. 防止死锁：同样为每个锁设置过期时间，避免死锁情况。但由于集群环境下可能存在网络分区等问题，过期时间设置需要更加谨慎。

Zookeeper分布式锁实现原理

1. 加锁：客户端在Zookeeper的特定节点（如 /locks）下创建一个临时顺序节点。Zookeeper会为每个新创建的节点分配一个唯一的顺序编号。客户端获取 /locks 节点下的所有子节点，并判断自己创建的节点编号是否是最小的。如果是最小的，则获取到了锁；否则，需要对编号比自己小的最后一个节点注册 Watcher 监听。
2. 解锁：当客户端完成任务后，删除自己创建的临时顺序节点。Zookeeper会自动通知等待在该节点上的其他客户端（通过 Watcher），这些客户端重新获取 /locks 节点下的所有子节点，并再次判断自己是否可以获取锁。
3. 防止死锁：由于是临时节点，当持有锁的客户端与Zookeeper的会话失效（如客户端崩溃或网络故障）时，Zookeeper会自动删除该客户端创建的临时顺序节点，从而释放锁，避免死锁。

二者主要不同点

1. 实现方式：Redis基于简单的键值对操作，通过 SETNX 和 DEL 等命令实现分布式锁；Zookeeper基于节点特性，通过创建临时顺序节点和监听机制实现分布式锁。
2. 可靠性：Zookeeper采用的是CP（一致性和分区容错性）模型，在网络分区的情况下能够保证数据的一致性，所以分布式锁的可靠性较高；Redis在单节点模式下可靠性一般，在集群模式下基于Redlock算法，由于网络分区等因素，可能存在获取锁的不一致情况，更倾向于AP（可用性和分区容错性）模型。
3. 性能：Redis单节点模式下性能较高，因为操作简单；但在集群模式下，由于需要与多个节点交互，性能会有所下降。Zookeeper由于需要创建节点、监听节点变化等操作，性能相对Redis单节点模式较低。
4. 异常处理：Redis通过设置过期时间处理客户端异常导致的死锁；Zookeeper利用临时节点特性，客户端会话失效时自动释放锁，处理方式更加优雅。