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分布式系统锁是一种重要的同步机制。在分布式环境中，多个独立运行的节点需要访问同一个共享资源时，必须通过分布式锁来确保数据一致性和操作的原子性。锁机制保证在任何时刻只有一个节点能够获得锁并访问资源。
分布式锁的必要性体现在解决并发访问问题上。例如银行系统中，两个用户同时对同一账户进行操作时，如果没有锁机制，可能出现数据竞争。用户A和B同时读取余额1000元，分别计算取款后的结果，最后写入时可能导致数据丢失，余额变成500或700而不是正确的200元。
分布式锁有三种主要实现方式。第一种是基于数据库，利用数据库的唯一索引特性，通过插入唯一记录来获取锁。第二种是基于缓存系统如Redis，使用SETNX等原子命令实现，性能较高。第三种是基于专门的协调服务如ZooKeeper或etcd，提供强一致性保证。图中展示了多个客户端竞争Redis锁的场景。
以Redis为例演示分布式锁的工作流程。客户端A首先使用SETNX命令尝试设置锁键，成功返回1表示获得锁。同时设置过期时间防止死锁。当客户端B尝试获取同一个锁时，SETNX返回0表示失败，需要等待。客户端A完成操作后使用DEL命令释放锁，其他客户端才能获取。
实现分布式锁面临多个关键挑战。首先是互斥性，必须确保同一时刻只有一个客户端持有锁。其次是死锁预防，通过设置TTL过期时间避免锁永远无法释放。第三是容错性，当持锁节点故障时系统仍能正常工作。最后是性能优化，需要在一致性和性能之间找到平衡，减少锁操作的延迟。