面试题：分布式系统中分布式锁的常见安全问题有哪些

Question

在分布式系统里，分布式锁用于保证在分布式环境下对共享资源的互斥访问。请阐述在实际应用中，分布式锁可能会出现哪些常见的安全问题，并简要说明原因。

Answer 1

常见安全问题及原因

1. 锁超时问题
   • 原因：为避免死锁，通常会给分布式锁设置超时时间。但如果业务执行时间超过锁的超时时间，锁自动释放，其他进程可能获取到锁，导致同一资源被多个进程同时操作。
2. 锁误释放问题
   • 原因：假设一个进程获取到锁，在执行过程中由于网络波动等原因与锁服务短暂失联，锁服务可能误判该进程已放弃锁而释放。此时其他进程获取到锁，造成数据一致性问题。或者在使用如 Redis 实现分布式锁时，使用 del 命令释放锁，如果在获取锁和释放锁之间存在时间间隔，且另一个进程在这个间隔内获取到了锁，当原进程执行释放锁操作时，就会误释放其他进程的锁。
3. 可重入性问题
   • 原因：某些分布式锁实现不支持可重入，即同一进程在持有锁的情况下再次请求锁会失败。这在一些递归调用或需要多次获取锁的业务场景中会导致问题，破坏业务逻辑的正常执行。
4. 单点故障问题
   • 原因：如果分布式锁基于单个节点（如单个 Redis 实例）实现，该节点一旦发生故障，可能导致锁服务不可用，影响整个分布式系统的正常运行。
5. 网络分区问题
   • 原因：在分布式系统中，网络分区可能导致部分节点之间无法通信。此时可能出现不同分区内的进程各自获取到锁，破坏了锁的互斥性。 例如，使用 ZooKeeper 实现分布式锁时，若发生网络分区，不同分区内的节点可能各自认为自己持有锁。
6. 锁竞争性能问题
   • 原因：当大量进程同时竞争分布式锁时，会产生高并发竞争。这可能导致系统性能下降，如频繁的网络请求、锁服务压力增大等，甚至引发死锁或活锁情况，影响系统的可用性和响应速度。