逆月翎 · 10月9日

Redis优雅实现分布式锁

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在实际项目开发中经常会遇到这样一个业务场景:如果同一台机器有多个线程抢夺同一个共享资源,同一个线程多次执行会出现异常,这种情况下就会出现非线程安全。我们解决方法通常使用锁来解决。但是如果有多台机器呢?这时候我们通常使用分布式锁来解决分布式环境下共享资源的同步问题。实现分布式锁常见有Redis,zookeeper等,今天主要就是讲讲如何使用Redis实现分布式锁。
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使用Redis实现分布式锁的方案其实很简单,首先我们先实现一个方案一:每次执行请求的时候,机器先查询Redis中是否存在分布式锁的key,如果不存在锁的key,就以该锁为key,value取随机数写入到Redis中,然后开始执行请求。

方案一看起来很简单,但是这样的处理逻辑不可避免的存在两个致命的BUG:第一:如果一个进程成功取到锁,但是这时候这个机器出现故障宕机了,分布式的锁没有得到释放,就造成了死锁的产生了。第二:如果同一时间存在两个机器同时查询Redis,都发现Redis不存在锁的key,于是都成功获得了锁。

这时候我们可以这么处理改善方案一实现方案二:Redis有提供一个原子写入操作的命令:setnx,setnx只有在锁的key不存在的情况下才允许设置key值,所以说问题2同一个锁在同一时间可能会被不同机器获取到的问题就可以得到解决,而且setnx命令可以设置key值的超时时间,所以在写入锁的key时可以为锁设置一个超时时间,如果超过超时时间锁还未释放就会释放,则其他机器在key释放后也可以继续写入key占有锁执行对应的请求。这样问题1机器宕机造成锁无法及时释放的问题也因此迎刃而解。

但是这又造成了另外一个潜在的问题:如果某个机器执行耗时操作,超时时间过去了请求还未执行完,锁就会被释放掉被新的机器占有,等耗时任务结束时执行释放锁的操作,这时候释放的锁不是自己的锁而是已经被其他机器占有的锁。

这时候我们可以将方案再做适当的修改变成方案三:当某个机器占有锁并在Redis中设置key时,将value设置为随机数,在请求处理完毕需要释放锁之前加上一步操作:判断key的value值是否等于之前设置的随机数,如果是代表这个锁占有者还是自己,就可以执行释放锁操作,否则代表锁已经被别人占有,不能执行释放锁操作,这样就可以解决可能误操作释放他人锁的问题。但是由于查询和释放锁的操作非原子性的,所以可能出现一种情况:在查询key时发现key的value和机器本身设置的一直,但是还没来得急释放锁时,锁过期被释放了,这时候执行释放锁操作就会导致释放的依旧是其他机器占有的锁,所以我们方案三需要进一步的改进,也就是我们必须要保证查询锁和释放锁这两步操作必须是原子性的,这时候我们就需要使用另一种方式:引入Jedis,使用Lua脚本将查询锁和释放锁的两部分逻辑写成脚本,于是Redis执行Lua脚本时,其他机器的所有命令都必须等到Lua脚本执行结束才能执行,所以不可能存在查询锁结束还未释放就被其他机器占领的情况。

到这里我们介绍完了如何使用Redis实现分布式锁,但是这是基于单机部署,如果Redis是使用多机部署,每个主节点还有有子节点,由于Redis主从复制是异步操作,所在上述方案肯定会出现问题的,多机部署可以采用Redission实现分布式锁,这是官方提供的组件,如果感兴趣可以自己阅读下文档:
https://github.com/redisson/r...

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