• redis分布式锁实现


    说实话,如果在公司里落地生产环境用分布式锁的时候,一定是会用开源类库的,比如Redis分布式锁,一般就是用Redisson框架就好了,非常的简便易用。

    大家如果有兴趣,可以去看看Redisson的官网,看看如何在项目中引入Redisson的依赖,然后基于Redis实现分布式锁的加锁与释放锁。

    下面给大家看一段简单的使用代码片段,先直观的感受一下:

    怎么样,上面那段代码,是不是感觉简单的不行!

    此外,人家还支持redis单实例、redis哨兵、redis cluster、redis master-slave等各种部署架构,都可以给你完美实现。

    二、Redisson实现Redis分布式锁的底层原理

    好的,接下来就通过一张手绘图,给大家说说Redisson这个开源框架对Redis分布式锁的实现原理。

    (1)加锁机制

    咱们来看上面那张图,现在某个客户端要加锁。如果该客户端面对的是一个redis cluster集群,他首先会根据hash节点选择一台机器。

    这里注意,仅仅只是选择一台机器!这点很关键!

    紧接着,就会发送一段lua脚本到redis上,那段lua脚本如下所示:

    为啥要用lua脚本呢?

    因为一大坨复杂的业务逻辑,可以通过封装在lua脚本中发送给redis,保证这段复杂业务逻辑执行的原子性。

    那么,这段lua脚本是什么意思呢?

    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

    给大家解释一下,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。

    好了,到此为止,ok,加锁完成了。

    (2)锁互斥机制

    那么在这个时候,如果客户端2来尝试加锁,执行了同样的一段lua脚本,会咋样呢?

    很简单,第一个if判断会执行“exists myLock”,发现myLock这个锁key已经存在了。

    接着第二个if判断,判断一下,myLock锁key的hash数据结构中,是否包含客户端2的ID,但是明显不是的,因为那里包含的是客户端1的ID。

    所以,客户端2会获取到pttl myLock返回的一个数字,这个数字代表了myLock这个锁key的剩余生存时间。比如还剩15000毫秒的生存时间。

    此时客户端2会进入一个while循环,不停的尝试加锁。

    (3)watch dog自动延期机制

    客户端1加锁的锁key默认生存时间才30秒,如果超过了30秒,客户端1还想一直持有这把锁,怎么办呢?

    简单!只要客户端1一旦加锁成功,就会启动一个watch dog看门狗,他是一个后台线程,会每隔10秒检查一下,如果客户端1还持有锁key,那么就会不断的延长锁key的生存时间。

    (4)可重入加锁机制

    那如果客户端1都已经持有了这把锁了,结果可重入的加锁会怎么样呢?

    比如下面这种代码:

    这时我们来分析一下上面那段lua脚本。

    第一个if判断肯定不成立,“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1的那个ID,也就是“8743c9c0-0795-4907-87fd-6c719a6b4586:1”

    此时就会执行可重入加锁的逻辑,他会用:

    incrby myLock

    8743c9c0-0795-4907-87fd-6c71a6b4586:1 1

    通过这个命令,对客户端1的加锁次数,累加1。

    此时myLock数据结构变为下面这样:

    大家看到了吧,那个myLock的hash数据结构中的那个客户端ID,就对应着加锁的次数

    (5)释放锁机制

    如果执行lock.unlock(),就可以释放分布式锁,此时的业务逻辑也是非常简单的。

    其实说白了,就是每次都对myLock数据结构中的那个加锁次数减1。

    如果发现加锁次数是0了,说明这个客户端已经不再持有锁了,此时就会用:

    “del myLock”命令,从redis里删除这个key。

    然后呢,另外的客户端2就可以尝试完成加锁了。

    这就是所谓的分布式锁的开源Redisson框架的实现机制。

    一般我们在生产系统中,可以用Redisson框架提供的这个类库来基于redis进行分布式锁的加锁与释放锁。

    (6)上述Redis分布式锁的缺点

    其实上面那种方案最大的问题,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。

    但是这个过程中一旦发生redis master宕机,主备切换,redis slave变为了redis master。

    接着就会导致,客户端2来尝试加锁的时候,在新的redis master上完成了加锁,而客户端1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。

    这时系统在业务语义上一定会出现问题,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。

    文章转载自

    https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU0OTk3ODQ3Ng==&mid=2247483893&idx=1&sn=32e7051116ab60e41f72e6c6e29876d9&chksm=fba6e9f6ccd160e0c9fa2ce4ea1051891482a95b1483a63d89d71b15b33afcdc1f2bec17c03c&mpshare=1&scene=1&srcid=0416Kx8ryElbpy4xfrPkSSdB&key=1eff032c36dd9b3716bab5844171cca99a4ea696da85eed0e4b2b7ea5c39a665110b82b4c975d2fd65c396e91f4c7b3e8590c2573c6b8925de0df7daa886be53d793e7f06b2c146270f7c0a5963dd26a&ascene=1&uin=MTg2ODMyMTYxNQ%3D%3D&devicetype=Windows+10&version=62060739&lang=zh_CN&pass_ticket=y1D2AijXbuJ8HCPhyIi0qPdkT0TXqKFYo%2FmW07fgvW%2FXxWFJiJjhjTsnInShv0ap

    手动实现redis分布式锁的正确姿势

    package com.shuangyueliao.shuangcloud.redislock;

    import redis.clients.jedis.Jedis;

    import java.util.Collections;

    public class RedisTool {

    private static final String LOCK_SUCCESS = "OK";
    private static final String SET_IF_NOT_EXIST = "NX";
    private static final String SET_WITH_EXPIRE_TIME = "PX";
    
    /**
     * 尝试获取分布式锁
     *
     * @param jedis      Redis客户端
     * @param lockKey    锁
     * @param requestId  请求标识
     * @param expireTime 超期时间
     * @return 是否获取成功
     */
    public static boolean tryGetDistributedLock(Jedis jedis, String lockKey, String requestId, int expireTime) {
    
        String result = jedis.set(lockKey, requestId, SET_IF_NOT_EXIST, SET_WITH_EXPIRE_TIME, expireTime);
        if (LOCK_SUCCESS.equals(result)) {
            return true;
        }
        return false;
    
    }
    
    private static final Long RELEASE_SUCCESS = 1L;
    
    /**
     * 释放分布式锁
     *
     * @param jedis     Redis客户端
     * @param lockKey   锁
     * @param requestId 请求标识
     * @return 是否释放成功
     */
    public static boolean releaseDistributedLock(Jedis jedis, String lockKey, String requestId) {
    
        String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
        Object result = jedis.eval(script, Collections.singletonList(lockKey), Collections.singletonList(requestId));
    
        if (RELEASE_SUCCESS.equals(result)) {
            return true;
        }
        return false;
    }
    

    }
    分析了一下网上的不少手写实现redis分式锁,都有不少相同的错误,下面分析一下错误的姿势

    先来看一下redis加锁

    /**
    *
    * @param acquireTimeout 获取锁的超时时间
    * @param timeOut 锁的过期时间
    * @return
    */
    public String getRedisLock(Long acquireTimeout, Long timeOut) {
    Jedis conn = null;
    try {
    conn = jedisPool.getResource();
    String identifierValue = UUID.randomUUID().toString();
    int expireLock = (int) (timeOut / 1000);
    Long endTime = System.currentTimeMillis() + acquireTimeout;
    while (System.currentTimeMillis() < endTime) {
    if (conn.setnx(redislockKey, identifierValue) == 1) {
    conn.expire(redislockKey, expireLock);
    return identifierValue;
    }
    }
    } catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
    if (conn != null) {
    conn.close();
    }
    }
    return null;
    }
    注意问题:

    1、要为锁的value设置一个唯一的值,这样就避免了任意线程都能释放锁,因为如果业务时间小于锁的过期时间,锁被释放而业务没有执行完,另一线程获得锁,但会因第一个线程最后的释放锁而受到影响

    2、conn.setnx和con.expire应该用lua脚本,保证其原子操作,上述代码就明显错误了,如果conn.setnx执行完后,redis服务器宕机了那么会导致锁永远无法释放

    接着看一下释放锁

    /**
    *
    * @param identifierValue 锁的value
    */
    public void unRedisLock(String identifierValue) {
    Jedis conn = null;
    conn = jedisPool.getResource();
    try {
    if (conn.get(redislockKey).equals(identifierValue)) {
    System.out.println("释放锁" + Thread.currentThread().getName() + ",identifierValue: " + identifierValue);
    conn.del(redislockKey);
    }
    } catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
    } finally {
    if (conn != null) {
    conn.close();
    }
    }
    }
    此处同样要用lua脚本来保证conn.get和conn.del的原子性操作,如果执行到conn.get后刚好锁过期了,而另一线程获得锁,但conn.del会把锁删掉,虽然判断了锁的value后再删除仍会出现一个线程删除了另一线程获得的锁

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