[发明专利]用于非对称业务场景的非对称分布式锁系统及实现方法

说明书

本发明公开了一种用于非对称业务场景的非对称分布式锁系统及实现方法，属一种分布式锁应用设计，系统包括服务节点，服务节点包括分布式锁管理器，分布式锁管理器接入本地锁管理器；本地锁管理器用于维护本地锁队列与网络锁队列；分布式锁管理器接受客户端发出的锁操作请求，并根据锁操作请求的类型执行后续操作。通过将共享锁与排它锁设计为本地所与网络锁，从而可根据不同的非对称业务场景将操作次数较多的锁设计为本地锁，另一个设计为网络锁，进而使两者具有不同的加锁方式，本地锁加锁完全避免网络通信，从而可以极大的改善作为本地锁的共享锁或排它锁的性能。

技术领域

本发明涉及一种分布式锁，更具体的说，本发明主要涉及一种用于非对称业务场景的非对称分布式锁系统及实现方法。

背景技术

分布式锁是分布式领域一个非常重要的技术，用于在分布式环境下序列化多个节点对同一个资源的修改和访问，从而保证该资源的一致性。现有的分布式锁的实现技术主要有两种类型，一种是集中式，这种方式是基于一个集中的锁服务节点来实现分布式的锁功能，这种实现方式需要将所有的分布式的锁操作请求发送到给定的锁服务节点进行处理，然后将锁操作的结果返回给相应的请求节点。这种实现方式的优点是实现简单，所有的锁请求都通常只进行一次网络请求和回复。缺点是分布式锁的服务节点容易成为单点故障点，锁服务节点发生故障会导致整个分布式系统无法正常工作。另一种是对等式，这种方式是基于分布式的一致性协议（如Paxos，Raft等）来实现分布式的锁功能。这种实现方式是目前比较先进的分布式锁的实现方式，通常采用基于多数派协议实现分布式的一致性，没有集中的分布式锁的服务节点，没有单点故障，从而提供更高的分布式锁的可靠性和可用性。

而上述这些现有的分布式锁的实现方式都是基于完全对称的锁操作设计思想，也就是不区分不同的分布式锁类型（如本地锁、网络锁），所有类型的锁的操作都是采用统一的加锁和解锁方式。因此现有的分布式锁的实现方式比较适合同样不区分锁类型，或者所有锁类型的操作都比较均衡的业务场景，即本地锁（读锁）和网络锁（写锁）是相互对称的。但是在许多实际的分布式系统环境下，对不同的分布式锁类型的使用频繁程度，以及对性能的影响是不同的。这就导致在这些场景下使用现有的基于完全统一和对称思想设计的分布式锁实现方式就会对正常的业务场景造成非常大的网络响应延迟和巨大的性能损失，具体的说任何的加锁操作都需要至少进行一次网络交互。这就使得引入分布式锁后就必然对所有需要使用分布式锁的操作都引入额外的网络开销和延迟，从而影响整个分布式系统（如分布式数据库系统，分布式高性能计算系统等）的响应时间和处理能力。

上述对称的分布式锁在实践中适合于对分布式本地锁和网络锁的需求比较均衡的业务场景。但是在许多业务场景下，分布式系统对于本地锁和网络锁操作的需求是非均衡的，通常的情况下都会偏重于一种操作，而另一种操作会非常的少。比如在分布式数据库系统中，通常会使用分布式锁来序列化对数据库元数据信息的修改和访问，其中DDL语句需要使用网络锁来修改给定对象的元数据信息，而DML语句需要使用本地锁来防止读到被DDL语句部分修改的元数据信息。在正常的数据库使用业务场景下都是DML语句要远远多于DDL语句，因此这种情况下使用现有的对称方式的分布式锁的实现方式就会对正常的数据库使用场景引入巨大的响应延迟和性能损耗。因此有必要针对非对称的分布式锁系统进行研究和改进。

发明内容

本发明的目的之一在于针对上述不足，提供一种用于非对称业务场景的非对称分布式锁系统及实现方法，以期望解决现有技术中对称分布式锁在非对称的应用场景下会导致巨大的响应延迟和性能损耗等技术问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案。