面试题：微服务架构下Spring Cloud全局锁实现方法之专家难度问题

Question

在高并发且网络不稳定的Spring Cloud微服务环境中，对比基于数据库、Redis和Zookeeper实现全局锁的优缺点，并说明在不同业务场景下如何选择最合适的全局锁实现方式以保证系统的高可用性和数据一致性。

Answer 1

基于数据库实现全局锁

• 优点：
  • 实现简单：利用数据库的事务和约束机制，熟悉数据库操作的开发者易于上手。
  • 可靠性较高：依赖成熟的数据库系统，数据持久化，不易丢失。
• 缺点：
  • 性能瓶颈：高并发场景下，数据库压力大，锁操作可能成为性能瓶颈。
  • 网络敏感：网络不稳定时，数据库连接可能中断，影响锁的获取与释放。
  • 锁粒度较粗：通常基于表或行级锁，可能导致不必要的锁竞争。

基于Redis实现全局锁

• 优点：
  • 性能高：Redis是内存数据库，读写速度快，适合高并发场景。
  • 灵活性强：可通过设置不同的key和value实现多种锁策略。
  • 轻量级：相比于数据库，占用资源少。
• 缺点：
  • 数据一致性问题：如果Redis集群出现故障转移，可能导致锁的短暂失效。
  • 依赖网络：网络不稳定时，可能出现锁获取或释放失败。

基于Zookeeper实现全局锁

• 优点：
  • 高可用性：Zookeeper集群架构，部分节点故障不影响整体可用性。
  • 数据一致性：采用ZAB协议保证数据一致性，锁操作可靠。
  • 有序性：可实现有序锁，适用于按顺序处理任务的场景。
• 缺点：
  • 性能相对较低：相比于Redis，Zookeeper的写性能稍差，因为要进行数据持久化和同步。
  • 实现复杂：需要熟悉Zookeeper的原理和API，开发成本较高。

不同业务场景下的选择

• 高并发读多写少场景：可优先选择Redis实现全局锁，利用其高性能优势，同时可通过一些手段（如Redisson框架）解决可能的一致性问题。
• 对数据一致性要求极高且并发量不是特别大场景：Zookeeper是较好选择，其数据一致性和高可用性可保证业务的正确性。
• 业务简单，对性能要求不是极致高场景：基于数据库实现全局锁是一个简单直接的方案，利用数据库已有的功能来实现锁机制。