Redis的分布式锁

Redis的分布式锁

1、分布式锁要解决的问题？

      比如说：某个查询数据库的接口，因为调用量比较大，所以加了缓存，并设定缓存过期后刷新，问题是当并发量比较大的时候，如果没有锁机制，那么缓存过期的瞬间，大量并发请求会穿透缓存直接查询数据库，造成雪崩效应，如果有锁机制，那么就可以控制只有一个请求去更新缓存，其它的请求视情况要么等待，要么使用过期的缓存。

     在很多场景中，我们为了保证数据的最终一致性，需要很多的技术方案来支持，比如分布式事务、分布式锁等。其中，分布式锁是用来解决分布式应用中并发冲突的一种常用手段，实现方式有：基于zookeeper、redis、MySQL等。

     这篇文章主要分析redis分布式锁的使用以及注意事项。

2、分布式锁设计目标

     可以保证在分布式部署的应用集群中互斥性，即同一个方法在同一操作只能被一台机器上的一个线程执行。程序出现异常锁能自动释放，避免死锁，锁超时

3、redis的setnx

     1）基础使用

     查阅Redis的使用手册，可以看到：Redis Setnx（SET if Not eXists） 命令在指定的 key 不存在时，为 key 设置指定的值。

     基本语法：SETNX KEY_NAME VALUE

     2）容易遇到的坑

    比如下面这段代码

<?php

$ok = $redis->setNX($key, $value);

if ($ok) {
    $cache->update();
    $redis->del($key);
}

     我们来分析这样写可能会产生的问题：

    1）因为 SetNX 不具备设置过期时间的功能，所以我们需要借助 Expire 来设置，同时我们需要把两者用 Multi/Exec 包裹起来以确保请求的原子性，以免 SetNX 成功了 Expire 却失败了

<?php
$redis->multi();
$redis->setNX($key, $value);
$redis->expire($key, $ttl);
$redis->exec();

    2）当多个请求到达时，虽然只有一个请求的 SetNX 可以成功，但是任何一个请求的 Expire 却都可以成功，如此就意味着即便获取不到锁，也可以刷新过期时间，如果请求比较密集的话，那么过期时间会一直被刷新，导致锁一直有效。于是乎我们需要在保证原子性的同时，有条件的执行 Expire，接着就需要写一个Lua 脚本来控制。

    3）但是这样一个简单的功能还需要写个Lua脚本，实在有些麻烦。其实 Redis从 2.6.12版本开始 ，SET 涵盖了 SETEX 的功能，并且 SET 本身已经包含了设置过期时间的功能，也就是说，我们前面需要的功能只用 SET 就可以实现。

<?php

$ok = $redis->set($key, $value, array('nx', 'ex' => $ttl));

if ($ok) {
    $cache->update();
    $redis->del($key);
}

4、应用场景

     不同的应用场景，redis分布式锁的使用也是有区别的。

1）单用户并发（对同一操作发起多次请求）

     单用户并发的场景有：支付、抽奖、领取奖励、刷新页面初始化用户数据等

     全局唯一锁（只有用户自己能拿到这把锁）

    public function singleTest($openid)
    {
        $redis = new RedisServer(REDIS_HOST, REDIS_PORT); //获取redis实例化对象
        $key = 'single_test'.$openid;  //这里openid是指用户唯一标识
        //设置锁
        $ok = $redis->set($key,1, array('nx', 'ex' => 10));
        if ($ok) {
            //更新缓存
            //$cache->update();
            if ($redis->get($key)) {
                $redis->del($key);
            }
        }
    }

2） 多用户并发（多用户同时对有限的公共资源进行修改）

      多用户并发的场景有：秒杀、抢购等（短时间内多用户争夺数量有限的物品）

      全局锁（也叫互斥锁、排他锁）：任何一个时刻只有1人能够持有这把锁，其他人等待锁的释放，重新抢锁。

      实现：Redis setnx ,Memcached add ,MySQL 行锁、表锁。

     下面是用Redis来实现的一段代码：

    public function multiTest()
    {
        $redis = new RedisServer(REDIS_HOST, REDIS_PORT); //获取redis实例化对象
        $key = 'multi_test';
        $random = Common::generateRandom(); //引入一个随机值：唯一的字符串
        $ok = $redis->set($key, $random, array('nx', 'ex' => 10));
        if ($ok) {
            //更新缓存
            //...

            //先判断随机数，是同一个则删除锁
            if ($redis->get($key) == $random) {
                $redis->del($key);
            }
        }
    }

   这里引入随机值的原因:

   如果一个请求更新缓存的时间比较长，甚至比锁的有效期还要长，导致在缓存更新过程中，锁就失效了，此时另一个请求会获取锁。

   但前一个请求在缓存更新完毕的时候， 如果不加以判断直接删除锁，就会出现误删除其它请求创建的锁的情况。所以我们在创建锁的时候需要引入一个随机值。

参考链接：https://blog.huoding.com/2015/09/14/463