Redis分布式锁应用解析｜ 8月更文挑战

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Redis 简介

Redis 是完全开源的，遵守 BSD 协议，是一个高性能的 key-value 数据库。

Redis 与其他 key - value 缓存产品有以下三个特点：

  • Redis支持数据的持久化，可以将内存中的数据保存在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用。
  • Redis不仅仅支持简单的key-value类型的数据，同时还提供list，set，zset，hash等数据结构的存储。
  • Redis支持数据的备份，即master-slave模式的数据备份。

优势

  • 性能极高 – Redis能读的速度是110000次/s,写的速度是81000次/s 。
  • 丰富的数据类型 – Redis支持二进制案例的 Strings, Lists, Hashes, Sets 及 Ordered Sets 数据类型操作。
  • 原子 – Redis的所有操作都是原子性的，意思就是要么成功执行要么失败完全不执行。单个操作是原子性的。多个操作也支持事务，即原子性，通过MULTI和EXEC指令包起来。
  • 丰富的特性 – Redis还支持 publish/subscribe, 通知, key 过期等等特性。

应用场景：

1.缓存，2.任务队列，3.应用排行榜，4.网站访问统计，5.数据过期处理，6.分布式集群架构中的session分离。最主要的应用场景为缓存。今天主要就讲一下在分布式中redis的应用。

分布式锁的原理

基于redis的setnx命令，setnx的作用就是设置一个key值，如果在redis中该key值不存在就设置成功，如果存在就会设置失败。在分布式集群环境下，多个服务器的线程同时设置一个key，哪个服务器的线程设置成功，就表示该服务器的线程获得了锁对象，其他线程必须等待。获得锁的线程需要记得，在某个时刻进行锁的释放（删除那个key）。下面是一个简单的加锁、解锁的代码片段。

 
/**
 * @date 2021/08
 */
@Component
public class RedisLock {
 
    @Autowired
    private RedisTemplate redisTemplate;
 
 
    private static final Long SUCCESS = 1L;
    private long timeout = 9999; //获取锁的超时时间
 
 
 
    /**
     * 加锁，无阻塞
     *
     * @param
     * @param
     * @return
     */
    public Boolean tryLock(String key, String value, long expireTime) {
 
 
        Long start = System.currentTimeMillis();
        try{
            for(;;){
                //SET命令返回OK ，则证明获取锁成功
                Boolean ret = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, value, expireTime, TimeUnit.SECONDS);
                if(ret){
                    return true;
                }
                //否则循环等待，在timeout时间内仍未获取到锁，则获取失败
                long end = System.currentTimeMillis() - start;
                if (end>=timeout) {
                    return false;
                }
            }
        }finally {
 
        }
 
    }
 
 
    /**
     * 解锁
     *
     * @param
     * @param
     * @return
     */
    public Boolean unlock(String key, String value) {
        String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
 
        RedisScript<String> redisScript = new DefaultRedisScript<>(script, String.class);
 
        Object result = redisTemplate.execute(redisScript, Collections.singletonList(key),value);
        if(SUCCESS.equals(result)) {
            return true;
        }
 
        return false;
    }
}

分布式锁实现的关键是在分布式的应用服务器外，搭建一个存储服务器，存储锁信息，这时候我们很容易就想到了Redis。首先我们要搭建一个Redis服务器，用Redis服务器来存储锁信息。

实现的时候要注意的几个关键点：

1、锁信息必须设置过期超时，不能让一个线程长期占有一个锁而导致死锁；

2、同一时刻只能有一个线程获取到锁。

几个要用到的redis命令：

setnx(key, value)：“set if not exits”，若该key-value不存在，则成功加入缓存并且返回1，否则返回0。

get(key)：获得key对应的value值，若不存在则返回nil。

getset(key, value)：先获取key对应的value值，若不存在则返回nil，然后将旧的value更新为新的value。

expire(key, seconds)：设置key-value的有效期为seconds秒。

下图是一个lua脚本：

图片.png

上面的代码，是在理想情况下的操作逻辑，如果出现了以下情况，就要按照实际业务进行调整

  1. redis发现锁失败了要怎么办？中断请求还是循环请求？、
  2. 循环请求的话，如果有一个获取了锁，其它的在去获取锁的时候，是不是容易发生抢锁的可能？
  3. 锁提前过期后，客户端A还没执行完，然后客户端B获取到了锁，这时候客户端A执行完了，会不会在删锁的时候把B的锁给删掉？

针对问题1：使用循环请求，循环请求去获取锁
针对问题2：针对第二个问题，在循环请求获取锁的时候，加入睡眠功能，等待几毫秒在执行循环
针对问题3：在加锁的时候存入的key是随机的。这样的话，每次在删除key的时候判断下存入的key里的value和自己存的是否一样.

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