关于redis中的分布式锁

目录

分布式锁的基础实现

引入过期时间

引入校验id

引入lua脚本

引入看门狗

redlock算法

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分布式锁的基础实现

多个线程并发执行的时候，执行的先后顺序是不确定的，需要保证程序在任意执行顺序下，执行逻辑都是ok的。

在分布式系统中，每个服务器都是独立的进程，因此，之前的锁，就难以对现在分布式系统中的多个进程之间产生制约。分布式系统中，多个进程之间的执行顺序也是不确定的。

像这样的情况就需要引入分布式锁来解决上述问题。

举个例⼦: 考虑买票的场景, 现在⻋站提供了若⼲个⻋次, 每个⻋次的票数都是固定的。现在存在多个服务器节点, 都可能需要处理这个买票的逻辑: 先查询指定⻋次的余票, 如果余票 > 0, 则设置余票值 -= 1。

显然上述的场景是存在 "线程安全" 问题的， 需要使⽤锁来控制。否则就可能出现 "超卖" 的情况。

此时如何进⾏加锁呢? 我们可以在上述架构中引⼊⼀个 Redis ，作为分布式锁的管理器。给其他的服务器提供“加锁”这样的服务。（redis是一种典型的可以用来实现分布式锁的方案，但不是唯一一种）

买票服务器，在进行买票的过程中，就需要先加锁（往redis上设置一个特殊的key-value）。完成上述买票操作之后，再把这个key-value删除掉。

其他服务器买票的时候，也要去redis上设置key-value，如果发现key-value已经存在，就认为“加锁失败”。（放弃/阻塞，就看具体的实现策略了）

上述操作就可以保证，第一个服务器执行“查询 ->更新”过程中，第二个服务器不会执行“查询”。

引入过期时间

如果服务器直接掉电，进程异常终止，这样的情况会导致redis上设置的key无人删除，也就导致其他服务器无法获取到锁了。这种情况该如何处理？

可以给key设置过期时间，一旦时间到，key就会自动被删除掉了。

可以通过 set ex nx 命令来实现。

比如设置key的过期时间为1000ms，那么意味着即使出现极端情况，某个服务器挂了，没有正确释放锁，这个锁最多保持1000ms，也就会自动释放了。

引入校验id

所谓的加锁，就是给redis上设置一个key-value。

所谓的解锁，就是给redis上这个key-value删除掉。

是否可能出现服务器1执行了加锁，服务器2执行了解锁？

有可能的。服务器有可能不小心执行到了解锁操作，因此就可能进一步给整个系统带来更严重的问题。

为了解决上述问题，就需要引入校验机制。

1.给服务器编号，每个服务器有一个自己的身份标识。

2.进行加锁的时候，设置key-value，key对应着要针对哪个资源加锁（比如车次），value就可以存储刚才服务器的编号。表示出当前这个锁是哪个服务器加上的。

3.后续在解锁的时候，就可以进行校验了。（解锁的时候，先查询一下这个锁对应的服务器编号。然后判定一下这个编号是否就是当前解锁的服务器的编号，如果是，才能真正执行del。如果不是，就失败）

引入lua脚本

在解锁的时候，先查询判定，再进行del。此处两步操作（不是原子的），就可能会出现问题。

一个服务器内部，也可能是多线程的。此时，就可能同一个服务器，两个线程都在执行上述解锁操作。

在线程A执行完DEL之后，B执行DEL之前。服务器2的线程C正好要执行加锁（set），此时由于A已经把锁释放了，C的加锁是能够成功的。因为在线程B查询判定的时候，redis服务器已经判定这次请求来源于一个服务器了。但是紧接着，线程B DEL 就到来了。就把刚刚服务器2的加锁操作给解锁了。

可以使用lua脚本来解决上述问题。

可以使用lua编写一些逻辑，把这个脚本上传到redis服务器上。然后就可以让客户端来控制redis执行上述脚本了。

redis执行脚本的过程，也是原子的。相当于执行一条命令一样。

使⽤ Lua 脚本完成上述解锁功能：

if redis.call('get',KEYS[1]) == ARGV[1] thenreturn redis.call('del',KEYS[1])
elsereturn 0
end;

引入看门狗

在加锁的时候，key的过期时间设定多长合适？

如果设置的短，可能在你的业务还执行完，就释放锁了。如果设置的太长，也会导致"锁释放不及时"问题。

更好的方式，是“动态续约”。初始情况下，设置一个过期时间（比如1s）就提前在还剩300ms（不一定，可以灵活调整）的时候，如果当前任务还没执行完，就把过期时间再续1s。等到时间又快到了，任务还没执行完，就再续。

如果服务器，中途崩溃了，自然就没人负责续约了，此时，锁就能在较短的时间内被自动释放。

动态续约这样的行为往往需要一个专门的线程，负责续约这个事情。称为“看门狗”。

redlock算法

使用redis作为分布式锁，redis本身有没有可能挂了呢？ 当然有可能。

要想保证“高可用”就需要通过这样一系列的“预案演习”。

进行加锁，就是把key设置到主节点上，如果主节点挂了，有哨兵自动的把从节点升级成主节点，进一步的保证刚才的锁仍然可用。

但是主节点和从节点之间的数据同步，是存在延时的。可能主节点收到了set请求，还没来得及同步给从节点，主节点就先挂了。即使从节点升级成了主节点。但是，刚才的加锁对应的数据，也是不存在的。

Redlock 算法：

引⼊⼀组 Redis 节点。其中每⼀组 Redis 节点都包含⼀个主节点和若⼲从节点. 并且组和组之间存
储的数据都是⼀致的，相互之间是 "备份" 关系。

此处加锁，就是按照一定的顺序，针对这些组redis都进行加锁操作。如果某个节点挂了，继续给下一个加锁即可。

如果写入key成功的节点个数超过总数的一半，就视为加锁成功。

同理，进行解锁的时候，也会把上述节点都设置一遍。

以上，关于redis的分布式锁，希望对你有所帮助。