redis分布式锁的实现及问题分析

Implementing a distributed lock manager with Redis.使用redis实现一个分布式锁的管理

当我们需要用不同的进程或者线程处理同一个资源的时候，锁就显得比较重要了。redis的分布式锁叫做redlock

接下来我们看一下如何用redis实现一个分布式的锁管理。

在 github上有一些使用redis分布式锁的官方的例子。 https://github.com/ronnylt/redlock-php

以php来举例：

定义三台redis服务器：

$servers = [   

['127.0.0.1', 6379, 0.01],  

['127.0.0.1', 6389, 0.01],   

['127.0.0.1', 6399, 0.01],];

创建一个锁管理：     

$redLock = new RedLock($servers);

然后锁住一个键，并且设置锁住的时间。时间是以毫秒为单位的。

$lock = $redLock->lock('my_resource_name', 1000);

如果失败返回false，成功则会返回以下数据：

Array (   

[validity] => 9897.3020019531   

[resource] => my_resource_name   

[token] => 53771bfa1e775 )

我一开始看到这个的时候想到的是： 为什么要用这种形式去上锁，在我们平常的工作中，直接使用set命令

给一个key设置一个值和过期时间不久可以上锁了嘛？ 我们来看看官方是如何解释的。

上锁的意义在于：这种机制在同一时间段内只允许一个请求进行操作。

举个简单的例子，比如你有3台机器要进行写操作，为了保证数据正确性，你同时只能允许一台机器进行

write操作，那么进行write操作之前必须先获取锁，获得了锁的机器可以进行操作，其他两台机器必须等待

锁的释放并获取到锁以后才能进行操作。

现在的操作系统提供了类似于flock的命令对文件进行上锁，但是如果你在多台机器上又如何操作呢？如果你需要设置处理

权限的是一个分布式的集群服务呢？

首先我们必须确立一个思想，我们必须在一个公共的地方存储一个锁。当所有的服务需要获取锁的时候去这个公共的地方获取。

这就意味着我们需要一个 “”锁系统 “”，redis是一个以内存为媒介的快速的数据库。

锁的设计：单台redis的锁实现非常简单，仅仅只是设置一个key而已，但是其中有一个问题也会导致严重的问题发

生， 我们来分析一下其中存在的陷阱：

1、客户端和redis服务端必须通过网络发生命令，这就意味着，从发送到服务端执行，其中肯定会存在一定的延迟时间。

在这段时间中redis会执行其他的命令，这就可能会让你需要获取的值发生变化。你如何保证其中只有一个程序在建立了操作这个key的连接呢？（先get再set都是一个非原子性的操作)，你可以使用setnx来解决这个问题。

2、如果已经获得了锁的程序发生了崩溃，那就变成一个永远都存在的锁了，没人去取消它。这个时候我们需要设置一个过期时间来解决它。

也许我们的代码是这样：

MULTI

SETNX lock-key
PEXPIRE 10000 lock-key

EXEC

但是这又带来了另外一个问题：expire命令并不会管setnx的执行结果，不管setnx是否执行成功，expire都会执行，那是不是意味着

每个连接都会更新过期时间，key又变成了永远不会过期的键了。

上面是最 简单的办法，redis是单进程的，所以其实我们还有另外一个完美解决问题的办法，通过脚本来获取key，

你可以通过执行一个lua脚本来获取key并设置key的过期时间，redis会缓存该脚本，你可以通过eval或者evalsha来执行

脚本内容，这样就可以实现原子性的操作。并且保证key和expire都设置成功 。下面是官方提供的lua脚本：

---- Set a lock
---- KEYS[1]   - key
-- KEYS[2]   - ttl in ms
-- KEYS[3]   - lock content
local key     = KEYS[1]
local ttl     = KEYS[2]
local content = KEYS[3]
 
local lockSet = redis.call('setnx', key, content)
 
if lockSet == 1 then
  redis.call('pexpire', key, ttl)
end
 
return lockSet

这里再提供一下用node.js写的操作redis的脚本库文件，帮助我们实现分布式的锁，消息队列以及其他敏感的并发操作代码。

这个开源的nodejs脚本库叫做warlock，地址是 https://github.com/thedeveloper/warlock