面试题：分布式系统中etcd实现分布式锁的基本原理是什么

Question

在分布式系统场景下，简要阐述etcd是如何实现分布式锁的，包括涉及到的关键机制如租约、键值对操作等如何协同工作。

Answer 1

1. 租约机制
   • 租约创建：客户端向etcd服务器申请一个租约（Lease），服务器会为该租约分配一个唯一的ID，并设置租约的过期时间。例如，客户端可以通过API调用指定租约的有效期为10秒。
   • 租约续约：客户端持有租约期间，可以在租约过期前向服务器发送续约请求，以延长租约的有效期。这确保了只要客户端在正常运行，它持有的租约就不会过期。如果客户端在租约过期前没有续约，租约将过期失效。
2. 键值对操作
   • 创建锁键：客户端尝试获取分布式锁时，会在etcd的指定键空间下创建一个唯一的键值对。例如，在“/locks/my_lock”路径下创建一个键值对，值可以是客户端的标识或其他相关信息。
   • 唯一性保证：etcd利用其内部的一致性协议（如Raft）确保在整个集群中，同一时刻只有一个客户端能够成功创建该锁键。如果多个客户端同时尝试创建相同的锁键，只有一个会成功，其他的创建操作会失败。
3. 协同工作实现分布式锁
   • 获取锁：
     • 客户端先创建租约。
     • 然后使用该租约创建锁键。如果创建成功，客户端就获取到了分布式锁，因为此时只有它创建了这个键，其他客户端创建相同键会失败。
   • 释放锁：
     • 客户端释放锁时，可以通过删除锁键来实现。也可以直接让租约过期，租约过期后，etcd会自动删除与该租约关联的所有键值对，从而释放锁。
   • 锁竞争处理：当客户端获取锁失败（即创建锁键失败）时，它可以选择等待一段时间后重试。或者通过监听锁键的删除事件（利用etcd的Watch机制），一旦锁键被删除（意味着持有锁的客户端释放了锁），等待的客户端就可以再次尝试获取锁。