基于redis的分布式鎖

1.概述

? ? 現在大部分公司的服務通過分布式部署實現了高可用,但是問題來了:如果有一段邏輯只希望一個應用中的一個線程進行執行,如何能夠保證用戶的一次操作,同時只受理一次呢?以前單機應用,可以通過java的synchronize和Lock來實現。現在則需要使用分布式鎖。

? ? 分布式鎖的實現主要有redis、zookeeper、db等方式。本文主要說明用redis實現方式。

2.方案1

? ? 因為redis是單線程處理的,并且支持cas操作。不難想到的一個實現是:

? ? lock:

????????setnx? ? key? ? value

? ? unlock:

? ? ? ? del? key

? ? 其中,setnx語義為:若給定的?key?已經存在,則?SETNX?不做任何動作。? 成功設置返回1、設置失敗返回0。

? ? 根據setnx的返回值判斷是否加鎖成功。

? ?問題:

? ? ? ? 如果一個服務lock完之后,崩潰了或者重啟了,那么將永遠不會unlock,對于需要繼續執行的場景來說,是無法接受的。

3.方案2

? ?針對方案2的一些問題,不難想到對key設置一個超時就ok了。那么方案2來了:

? ? lock:

? ? ? ? set? ?key? ?value? px? timeout_millisecond? nx

? ? unlock:

? ? ? ? del key

? ? 其中set方法支持同時設置超時和nx,這種方案是否ok?

? ? 問題:

? ? ? ? 如果最早拿到鎖的服務器1執行結束,調用unlock失敗(實際redis刪除成功),另外一個服務器2加鎖成功。某種補償導致服務器1重復調用unlock。這時候問題出現了,服務器2加的鎖被服務器1釋放了。

4.方案3? ??

? ?針對上面的問題:一個全備的分布式鎖要求是:

? ? key 一致

? ? value 包含了持有者信息、加鎖的次數(可重入)

? ? 對于redis來說,基于lua腳本實現。代碼如下(參考redisson):

? ? ? ? lock:

? ??????????if (redis.call('exists', key) == 0)? then?

? ? ? ? ? ? ? ? redis.call('hset', key, holder_info, 1);?

? ? ? ? ? ? ? ? redis.call('pexpire', key, timeout);?

? ? ? ? ? ? ? ? return nil;?

? ? ? ? ? ? end;

? ? ? ? if (redis.call('hexists', key, holder_info) == 1)? then?

? ? ? ? ? ? ????redis.call('hincrby', ?key, holder_info, 1);?

? ? ? ? ? ????? redis.call('pexpire', ?key, timeout);?

? ? ? ? ? ????? return nil;?

? ? ? ? end;?

? ? ? ? return redis.call('pttl', key);

unlock:

? ??if (redis.call('exists', key) == 0) then?

? ? ? ? return 1;??

? ?end;

? ? if (redis.call('hexists', key, holder_info) == 0) then?

? ? ? ? return nil; //非本持有者加的鎖

? ? end;?

? ? local counter = redis.call('hincrby', key, holder_info, -1);?

? ? if (counter > 0) then?

? ? ? ? redis.call('pexpire', key, timeout);?

? ? ? ? return 0;?

? ? ?else?

? ? ? ? redis.call('del', key);?

? ? ? ? return 1;

? ? end;?

? ? return nil;

5.總結

? ??那么真正對于分布式鎖的要求是什么,有以下幾點:

????????1. 不同服務器之間操作串行化(鎖的含義)

????????2.可重入(根據業務場景、代碼來決定)

????????3.一個服務器加的鎖,不可被另外的服務器刪除(誤刪除)

? ? ????4.具有應用崩潰恢復機制

6.展望

? ? 希望以下的能夠引起讀者的思考:

? ? ????1.如果一個應用沒有獲取到鎖,并且業務需求是需要進行重試加鎖,那么只能夠輪詢。是否還有別的辦法?

? ? ? ? 2.目前討論的都是基于redis單點且服務正常的情況下。 如果redis崩潰,那么如何處理?

? ? ? ? 3.redis、zookeeper、db實現的分布式鎖的優缺點各是什么?

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