• Redis分布式锁的实现原理详解


    目前基于Redis实现的分布式锁常用的框架是Redisson,它的使用比较简单,在项目中引入Redisson的依赖,然后基于Redis实现分布式锁的加锁与释放锁,如下所示:

    //获取锁
    RLock lock = redisson.getLock("myLock");
    //上锁
    lock.lock();
    //业务代码
    //...
    //释放锁
    lock.unlock

    ​ 接下来我们就说一下Redisson这个框架对于Redis分布式锁的实现原理。


    加锁机制
    ​ 某个客户端要加锁。如果该客户端面对的是一个Redis Cluster集群,它首先会根据hash节点选择一台机器,这里注意,仅仅只是选择一台机器。紧接着就会发送一段lua脚本到redis上,lua脚本如下所示:

    为什么要⽤lua脚本?
    因为lua脚本可以保证原⼦性!
    上⾯的lua脚本代表的意思:
    KEYS[1]代表的是你加锁的那个key,⽐如说:
    RLock lock = redisson.getLock("myLock");
    这⾥你⾃⼰设置了加锁的那个锁key就是“myLock”。
    ARGV[1]代表的就是锁key的默认⽣存时间,默认30秒。
    ARGV[2]代表的是加锁的客户端的ID,类似于下⾯这样:
    8743c9c0-0795-4907-87fd-6c719a6b4586:1
    第⼀段if判断语句,就是⽤“exists myLock”命令判断⼀下,如果你要加锁的那个锁key不存在的话,你就进⾏加锁。
    如何加锁呢?很简单,⽤下⾯的命令:
    hset myLock 8743c9c0-0795-4907-87fd-6c719a6b4586:1 1
    通过这个命令设置⼀个hash数据结构,这⾏命令执⾏后,会出现⼀个类似下⾯的数据结构:

    上述就代表“8743c9c0-0795-4907-87fd-6c719a6b4586:1”这个客户端对“myLock”这个锁key完成了加锁。接着会执
    ⾏“pexpire myLock 30000”命令,设置myLock这个锁key的⽣存时间是30秒。到此为⽌加锁就完成了。
    锁互斥机制
    ​ 如果这个时候客户端B来尝试加锁,执行了同样的一段lua脚本。第一个if判断会执行“exists myLock”,发现myLock这个锁key已经存在。接着第二个if判断,判断myLock锁key的hash数据结构中,是否包含客户端B的ID,但明显没有,那么客户端B会获取到pttl myLock返回的一个数字,代表myLock这个锁key的剩余生存时间。此时客户端B会进入一个while循环,不停的尝试加锁。
    watch dog自动延期机制
    ​ 客户端A加锁的锁key默认生存时间只有30秒,如果超过了30秒,客户端A还想一直持有这把锁,怎么办?其实只要客户端A一旦加锁成功,就会启动一个watch dog看门狗,它是一个后台线程,会每隔10秒检查一下,如果客户端A还持有锁key,那么就会不断的延长锁key的生存时间。
    可重入加锁机制
    ​ 客户端A已经持有锁了,然后可重入加锁,如下代码所示:


    ​ 这个时候lua脚本是这样执行的:第一个if判断不成立,“exists myLock”会显示锁key已经存在了。第二个if判断会成立,因为myLock的hash数据结构中包含的那个ID,就是客户端A的ID,此时就会执行可重入加锁的逻辑,它会用“incrby myLock 8743c9c0-0795-4907-87fd-6c71a6b4586:1 1 ”这个命令对客户端A的加锁次数,累加1,此时myLock的数据结构变成下面这样:


    ​ 即myLock的hash数据结构中的那个客户端ID,就对应着加锁的次数。
    释放锁机制
    ​ 执行lock.unlock(),就可以释放分布式锁。释放逻辑是:每次对myLock数据结构中的那个加锁次数减1,如果加锁次数为0了,说明客户端已经不再持有锁了,此时就会用“del MyLock”命令,从redis里删除了这个key。然后另外的客户端B就可以尝试完成加锁了。
    上述Redis分布式锁的缺点
    ​ 上面方案的最大问题,就是如果你对某个redis master实例,写入了myLock这种锁key的value,此时会异步复制给对应的master slave实例,但是这个过程中如果发送redis master宕机,主备切换,redis slave变为了redis master。
    ​ 这就会导致客户端B来尝试加锁的时候,在新的redis master上完成了加锁,而客户端A也以为自己成功加了锁,此时就会导致多个客户端对一个分布式锁完成了加锁。这时就会导致各种脏数据的产生。
    ​ 所以这个就是redis cluster,或者是redis master-slave架构的主从异步复制导致的redis分布式锁的最大缺陷:在redis master实例宕机的时候,可能导致多个客户端同时完成加锁。

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