應(yīng)用現(xiàn)狀

在傳統(tǒng)單機(jī)部署的情況下，可以使用Java并發(fā)處理相關(guān)的API（如ReentrantLock或synchronized）進(jìn)行互斥控制。這種Java提供的原生鎖機(jī)制可以保證在同一個Java虛擬機(jī)進(jìn)程內(nèi)的多個線程同步執(zhí)行，避免出現(xiàn)無序現(xiàn)象。

但在互聯(lián)網(wǎng)場景，如商品秒殺中，隨著整個系統(tǒng)的并發(fā)飆升，需要多臺機(jī)器并發(fā)運行，假設(shè)此時兩個用戶的請求同時到來，但落在了不同的機(jī)器上，雖然這兩個請求是可以同時執(zhí)行，但是因為兩個機(jī)器運行在兩個不同的Java虛擬機(jī)里面，他們加的鎖只對屬于自己Java虛擬機(jī)里面的線程有效，對于其他Java虛擬機(jī)的線程是無效的。因此，Java提供的原生鎖機(jī)制在多機(jī)部署場景下失效了，這是因為兩臺機(jī)器加的鎖不是同一個鎖（兩個鎖在不同的Java虛擬機(jī)里面），這樣便會出現(xiàn)庫存超賣的現(xiàn)象。

解決方案

基于存在的現(xiàn)狀，我們只要保證兩臺機(jī)器加的鎖是同一個鎖，用加鎖的方式對某種資源進(jìn)行順序訪問控制。這就需要分布式鎖登場了。

分布式鎖的思路是：在整個系統(tǒng)提供一個全局、唯一的獲取鎖的“東西”，然后每個系統(tǒng)在需要加鎖時，都去問這個“東西”拿到一把鎖，這樣不同的系統(tǒng)拿到的就可以認(rèn)為是同一把鎖。

當(dāng)前分布式加鎖主要有三種方式：（磁盤）數(shù)據(jù)庫、緩存數(shù)據(jù)庫、Zookeeper。

使用分布式緩存服務(wù)中Redis類型的緩存實例實現(xiàn)分布式加鎖，有幾大優(yōu)勢：

1、加鎖操作簡單，使用SET、GET、DEL等幾條簡單命令即可實現(xiàn)鎖的獲取和釋放。

2、性能優(yōu)越，緩存數(shù)據(jù)的讀寫優(yōu)于磁盤數(shù)據(jù)庫與Zookeeper。

3、可靠性強(qiáng)，分布式緩存Redis有主備和集群實例類型，避免單點故障。

對分布式應(yīng)用加鎖，能夠避免出現(xiàn)庫存超賣及無序訪問等現(xiàn)象，實戰(zhàn)：如何使用Redis對分布式應(yīng)用加鎖。

前提條件

1、已購買彈性云服務(wù)器（ECS）且系統(tǒng)類型為Windows。

2、在ECS上安裝JDK1.8以上版本和Eclipse，下載jedis客戶端（點此處直接下載jar包）。

3、已購買分布式緩存Redis緩存實例且和ECS選擇相同虛擬私有云、子網(wǎng)以及安全組。

操作步驟

1、在ECS上運行Eclipse，創(chuàng)建一個java工程，為示例代碼分別創(chuàng)建一個分布式鎖實現(xiàn)類DistributedLock.java和測試類CaseTest.java，將jedis客戶端作為libs引用到工程中。

2、將分布式緩存Redis緩存實例的連接地址、端口以及連接密碼配置到分布式鎖實現(xiàn)類DistributedLock.java示例代碼文件中。在DistributedLock.java中，host及port配置為實例的連接地址及端口號，在getLockWithTimeout、releaseLock方法中需配置passwd值為實例訪問密碼。

3、將測試類CaseTest中加鎖部分注釋掉，變成無鎖情況。

4、編譯及運行無鎖的類，運行結(jié)果是搶購無序的。

5、取消測試類CaseTest中注釋的加鎖內(nèi)容，編譯并運行得到有序的搶購。

詳細(xì)步驟及代碼詳情請參考：使用DCS實現(xiàn)熱點資源順序訪問

華為云分布式緩存服務(wù)DCS，提供單機(jī)、主備、集群等豐富的緩存類型，滿足用戶高讀寫性能及快速數(shù)據(jù)訪問的業(yè)務(wù)訴求。華為云控制臺提供一鍵式創(chuàng)建緩存實例，以及豐富的實例管理操作，幫助用戶省去運維煩惱。如何創(chuàng)建并連接一個Redis緩存實例為例，帶大家快速上手分布式緩存技術(shù)。

準(zhǔn)備環(huán)境

登錄華為云控制臺。在控制臺頁面中選擇“網(wǎng)絡(luò)> 虛擬私有云”，創(chuàng)建VPC（虛擬私有云），用于對緩存實例進(jìn)行安全網(wǎng)絡(luò)隔離。

在控制臺頁面中選擇“計算> 彈性云服務(wù)器”，創(chuàng)建一臺彈性云服務(wù)器（ECS），用于下載客戶端連接緩存實例。

 創(chuàng)建實例

登錄華為云控制臺，選擇“應(yīng)用服務(wù)> 分布式緩存服務(wù)”，選擇計費模式。

在DCS總覽頁面，單擊“購買緩存實例”，選擇實例配置，創(chuàng)建實例。

連接緩存實例

緩存實例創(chuàng)建成功后，在DCS實例管理頁找到實例連接地址和端口。

登錄ECS，下載和安裝客戶端。

連接實例。

讀寫緩存數(shù)據(jù)。

上述就是創(chuàng)建并連接一個Redis緩存實例為例的教程，快來創(chuàng)建一個高性能的服務(wù)吧。

了解詳情：點擊此處前往

場景介紹

在網(wǎng)頁和APP中常常需要用到榜單的功能，對某個key-value的列表進(jìn)行降序顯示。當(dāng)操作和查詢并發(fā)大的時候，使用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫就會遇到性能瓶頸，造成較大的時延。

使用分布式緩存服務(wù)（DCS）的Redis版本，可以實現(xiàn)一個商品熱銷排行榜的功能。它的優(yōu)勢在于：

數(shù)據(jù)保存在緩存中，讀寫速度非?？?。

提供字符串（String）、鏈表（List）、集合（Set）、哈希（Hash）等多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型的存儲。

實踐指導(dǎo)

1、準(zhǔn)備一臺彈性云服務(wù)器（ECS），選擇Windows系統(tǒng)類型。

2、在ECS上安裝JDK1.8以上版本和Eclipse，下載jedis客戶端（點此處直接下載jar包）。

3、在華為云控制臺購買DCS緩存實例。注意和ECS選擇相同虛擬私有云、子網(wǎng)以及安全組。

4、在ECS上運行Eclipse，創(chuàng)建一個java工程，為示例代碼創(chuàng)建一個productSalesRankDemo.java文件，并將jedis客戶端作為library引用到工程中。

5、將DCS緩存實例的連接地址、端口以及連接密碼配置到示例代碼文件中。

6、編譯并運行得到結(jié)果。

代碼示例參考：點擊這里前往代碼示例

運行結(jié)果

編譯并運行以上Demo程序，運行結(jié)果：點擊這里前往運行結(jié)果

如何處理優(yōu)化大Key和熱Key

大Key

進(jìn)行大Key拆分，分為以下幾種場景：

該對象為String類型的大Key：可以嘗試將對象分拆成幾個Key-Value， 使用MGET或者多個GET組成的pipeline獲取值，分拆單次操作的壓力，對于集群來說可以將操作壓力平攤到多個分片上，降低對單個分片的影響。

該對象為集合類型的大Key，并且需要整存整取：在設(shè)計上嚴(yán)格禁止這種場景的出現(xiàn)，因為無法拆分。有效的方法是將該大Key從Redis去除，單獨放到其余存儲介質(zhì)上。

該對象為集合類型的大Key，每次只需操作部分元素：將集合類型中的元素分拆。以Hash類型為例，可以在客戶端定義一個分拆Key的數(shù)量N，每次對HGET和HSET操作的field計算哈希值并取模N，確定該field落在哪個Key上，實現(xiàn)上類似于Redis Cluster的計算slot的算法。

將大Key單獨轉(zhuǎn)移到其余存儲介質(zhì)。

無法拆分的大Key建議使用此方法，將不適用Redis能力的數(shù)據(jù)存至其它存儲介質(zhì)，如SFS或者其余NoSQL數(shù)據(jù)庫，并在Redis中刪除該大Key。

注意：禁止使用DEL直接刪除大Key，可能會造成Redis阻塞，甚至主備倒換。

合理設(shè)置過期時間并對過期數(shù)據(jù)定期清理。

合理設(shè)置過期時間，避免歷史數(shù)據(jù)在Redis中大量堆積。由于Redis的惰性刪除策略，過期數(shù)據(jù)可能并不能及時清理，如果發(fā)現(xiàn)Redis過期Key清理較慢，建議配置過期Key掃描。

熱Key

使用讀寫分離。

如果熱Key主要是讀流量較大，則可以在客戶端配置讀寫分離，降低對主節(jié)點的影響。還可以增加多個副本以滿足讀需求，但是備機(jī)較多也有相應(yīng)的影響，華為云DCS主備節(jié)點之間使用的是星型復(fù)制，即所有的備節(jié)點都直接和主節(jié)點保持同步，這樣能保證備節(jié)點之間相互獨立，且復(fù)制延遲較小。缺點是在備節(jié)點數(shù)量較多的情況下，主節(jié)點的CPU和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載會較高。

使用客戶端緩存/本地緩存。

該方案需要提前了解業(yè)務(wù)的熱點Key有哪些，設(shè)計客戶端/本地和遠(yuǎn)端Redis的兩級緩存架構(gòu)，熱點數(shù)據(jù)優(yōu)先從本地緩存獲取，寫入時同時更新，這樣能夠分擔(dān)熱點數(shù)據(jù)的大部分讀壓力。缺點是需要修改客戶端架構(gòu)和代碼，改造成本較高。

設(shè)計熔斷。

熱Key極易造成緩存擊穿，高峰期請求都直接透傳到后端數(shù)據(jù)庫上，從而導(dǎo)致業(yè)務(wù)雪崩。因此熱Key的優(yōu)化一定需要設(shè)計系統(tǒng)的熔斷，在發(fā)生擊穿的場景下進(jìn)行限流和服務(wù)下調(diào)，保護(hù)系統(tǒng)的可用性。

如何發(fā)現(xiàn)大Key和熱Key