面试题：分布式系统面对复杂业务场景时基于分布式锁资源竞争控制策略的设计与权衡

Question

在一个复杂的分布式电商业务场景下，涉及库存扣减、订单生成、支付等多个关键业务操作，每个操作都可能引发资源竞争。要求设计一套基于分布式锁的资源竞争控制策略，同时需详细阐述在设计过程中对于一致性、可用性、性能等方面的权衡考虑。

Answer 1

分布式锁资源竞争控制策略设计

1. 分布式锁选型：可选用 Redis 实现分布式锁。利用 Redis 的单线程特性，通过 SETNX（SET if Not eXists）命令实现加锁操作，例如 SETNX lock_key unique_value，其中 unique_value 用于标识锁的持有者，防止误解锁。解锁时使用 Lua 脚本保证解锁操作的原子性，如：

if redis.call("GET", KEYS[1]) == ARGV[1] then
    return redis.call("DEL", KEYS[1])
else
    return 0
end

2. 业务流程控制：
   • 库存扣减：在扣减库存前获取分布式锁，获取锁成功则执行库存扣减逻辑，扣减完成后释放锁。
   • 订单生成：同样在生成订单前获取锁，确保同一时间只有一个订单生成操作，生成订单后释放锁。
   • 支付：支付操作前获取锁，支付成功后释放锁。

权衡考虑

1. 一致性：通过分布式锁保证同一时间只有一个操作能访问关键资源，确保数据一致性。但在锁的获取和释放过程中，可能会因网络问题等导致短暂不一致，例如锁释放延迟，可通过设置合理的锁超时时间来尽量减少这种影响。
2. 可用性：分布式锁可能成为单点故障，可采用 Redis 集群或 Redlock 算法提高可用性。但 Redlock 算法在网络分区等极端情况下也可能出现问题，需要权衡复杂度和可用性提升程度。同时，合理设置锁超时时间，避免因长时间持有锁导致其他业务无法进行，影响可用性。
3. 性能：分布式锁的获取和释放会带来一定性能开销。为提高性能，可采用缓存机制，在本地缓存锁状态，减少对 Redis 的频繁请求。同时，尽量缩短锁的持有时间，将复杂业务逻辑拆分，减少锁粒度，提高并发处理能力。