【Redis】Redis实现分布式锁

分布式锁

分布式锁是一种在分布式系统中实现同步机制的技术。它允许多个进程或节点在访问共享资源时进行同步，以确保它们按照预期的顺序执行。

这篇文章使用Redis来分布式锁，通俗的来说，分布式锁本质上要实现的目标就是在Redis里面占一个"茅坑"，当别的进程也要来占时，发现已经有人蹲在那里了，就只好放弃或者稍后重试。

接下来我们来循序渐进的实现一个成功的分布式锁。

一、使用setnx指令

Redis分布式锁一般使用setnx(setifnotexists)指令，只允许被一个客户端占坑。先来先占，用完了，再调用del指令释放"茅坑"。

setnx lock:codehole true

...do something critical ...

del lock:codehole

简单的使用setnx指令肯定会出现一些问题

问题一：如果逻辑执行到中间出现异常了，可能会导致del指令没有被调用，这样就会陷入死锁，锁永远得不到释放。

我们首先想到的肯定是：“加一个过期时间就行了”。那我们接着往下看。

二、使用setnx+expire指令

给锁加上过期时间后，如果程序执行到中间出现异常或超时了，到了过期时间后就自动释放锁。

setnx lock:codehole true
expire lock:codehole 5

... do something critical ...
del lock:codehole

问题二：如果在setnx和expire之间服务器进程突然挂掉了，可能是因为机器掉电或者是被人杀掉的，就会导致expire得不到执行，也会造成死锁。

解决方案： 使用Redis中setnx和expire组合原子命令。

三、使用setnx和expire组合原子命令

为了解决这个问题，Redis在2.8版本中加入了set指令的扩展参数，使得setnx和expire指令可以一起执行，解决了这个问题。

set lock:codehole true ex 5 nx

... do something crutical ...

del lock:codehole

问题三：释放锁错乱问题，当前锁可能释放的不是自己的锁。

如果在加锁和释放锁之间的逻辑执行的太长，以至于超出了锁的超时限制，就会出现问题。因为这时候锁过期了，第二个线程重新持有了这把锁，但是紧接着第一个线程执行完了业务逻辑，就把锁给释放了。

场景：如果业务逻辑的执行时间是7s。执行流程如下

1. index1业务逻辑没执行完，3秒后锁被自动释放。

2. index2获取到锁，执行业务逻辑，3秒后锁被自动释放。

3. index3获取到锁，执行业务逻辑

4. index1业务逻辑执行完成，开始调用del释放锁，这时释放的是index3的锁，导致index3的业务只执行1s就被别人释放。

最终等于没锁的情况。

解决方案：获取锁时，设置一个指定的唯一值value（例如：雪花Id），释放前获取这个锁，判断是否是自己的锁。

四、指定唯一值value

获取锁时，设置一个自己的唯一值，释放锁之前先判断这个value唯一值是否是自己的锁，如果是自己的锁才可以释放。

set lock:codehole 唯一值 ex 5 nx

... do something crutical ...

释放之前判断唯一值是否是自己加锁前的唯一值
del lock:codehole

问题：判断加删除操作缺乏原子性，也会造成问题。

场景：

1. index1执行删除时，查询到的lock值确实和uuid相等

2. index1执行删除前，lock刚好过期时间已到，被redis自动释放，在redis中没有了lock，没有了锁。

3. index2获取了lock，index2线程获取到了cpu的资源，开始执行方法

4. index1执行删除，此时会把index2的lock删除。index1 因为已经在方法中了，所以不需要重新上锁。index1有执行的权限。index1已经比较完成了，这个时候，开始执行删除的index2的锁！

解决方案：使用lua脚本，lua脚本可以保证连续多个指令的原子性执行。

五、使用Redis+Lua脚本

使用 Lua 脚本来处理，Lua 脚本可以保证连续多个指令的原子性执行。

if redis.call("get",KEYS[1]) == ARGV[1] then
 return redis.call("del",KEYS[1])
else
 return 0

最终，分布式锁的最终版本就是Redis中setnx 和 Lua脚本了。