面试题：Go语言中互斥锁（Mutex）在分布式系统应用的基础原理

Question

在Go语言里，互斥锁是实现并发控制的一种手段。请阐述在分布式系统环境下，Go的互斥锁是如何防止多个进程或节点同时访问共享资源的？简要描述其基本工作机制。

Answer 1

Go语言互斥锁在分布式系统中的情况

在分布式系统环境下，Go语言标准库中的 sync.Mutex 并不能直接防止多个进程或节点同时访问共享资源。因为 sync.Mutex 是基于内存的，仅适用于单个Go进程内的并发控制。

分布式环境下实现类似功能的手段及工作机制

1. 分布式锁
   • 基于Redis实现：
     • 工作机制：通过向Redis发送 SETNX（SET if Not eXists）命令来尝试获取锁。如果键不存在，则设置成功，代表获取到锁；如果键已存在，则获取锁失败。例如，使用如下Go代码：

package main

import (
    "fmt"
    "github.com/go-redis/redis/v8"
    "context"
)

func main() {
    rdb := redis.NewClient(&redis.Options{
        Addr:     "localhost:6379",
        Password: "",
        DB:       0,
    })
    ctx := context.Background()
    lockKey := "distributed_lock"
    lockValue := "unique_value"
    success, err := rdb.SetNX(ctx, lockKey, lockValue, 0).Result()
    if err != nil {
        fmt.Println("Error setting lock:", err)
        return
    }
    if success {
        defer rdb.Del(ctx, lockKey)
        // 执行临界区代码
        fmt.Println("Lock acquired, doing critical section work...")
    } else {
        fmt.Println("Failed to acquire lock")
    }
}

• 基于ZooKeeper实现：
  • 工作机制：在ZooKeeper中创建一个临时顺序节点。每个客户端尝试获取锁时，创建一个顺序节点。然后，客户端获取所有子节点列表并排序，检查自己创建的节点是否是最小序号的节点。如果是，则获取到锁；否则，监听比自己序号小的前一个节点的删除事件。当监听到前一个节点被删除时，再次检查自己是否是最小序号的节点，若是则获取到锁。

2. 分布式协调服务：例如Etcd，与ZooKeeper类似，通过创建临时节点、比较节点顺序等方式来实现分布式锁，以控制多个进程或节点对共享资源的访问。