jlzzjlzz亚洲乱熟在线播放

系統城裝機大師 - 固鎮縣祥瑞電腦科技銷售部宣傳站!

當前位置:首頁 > 數據庫 > Redis > 詳細頁面

系統城詳解如何使用Redis實現分布式鎖教程

時間:2022-09-11來源:www.farandoo.com作者:電腦系統城

1. 什么是分布式鎖

當我們在編寫多線程代碼的時候,不同的線程可能會發生資源的爭奪,為了避免資源爭奪造成的錯誤,我們會對資源上鎖,只有獲得鎖的線程才能繼續往下執行。

進程中的鎖,本質就是內存中一個變量,當一個線程執行某個操作申請加鎖時,如果能成功把代表鎖的變量值設置為1,則表示獲得了鎖,其他線程想要獲得鎖時會阻塞,而擁有鎖的線程執行完操作后,再把鎖的值設置為0,則表示釋放了鎖。

上面我們說的是在一臺服務器的進程內不同線程之間的鎖,這個鎖是放在內存中的,而對于分布式應用程序來說,不同的應用(進程或線程)部署在不同的服務器上,這樣就不能通過內存中的變量來表示鎖。

即然在一臺服務器上可以通過內存這塊共享的空間來表示鎖,那么對于分布式應用程序來說,可以共享存儲系統來存儲一個共享鎖,這就是分布式鎖,而Redis作為內存數據庫,執行非???,很適合作為實現分布式鎖的共享存儲系統。

2. 使用Redis實現分布式鎖

對于一個鎖來說,其實只有兩個操作,加鎖和釋放鎖,下面我們看來看通過Redis要怎么實現?

2.1 加鎖

Redissetnx命令會判斷鍵值是否存在,如果存在則不做任何操作,并返回0,如果不存在,則創建并賦值,并返回1,因此我們可以執行setnx為一個代表鎖鍵設置值,如果能設置成功,則表示獲得鎖,失敗則無法獲得鎖。

1
2
# 使用key為lock來表示一個鎖
setnx lock 1

2.2 釋放鎖

當執行好操作之后,要釋放鎖的時候直接把Redis里的鍵值lock刪除就可以了,這樣其他進程才能通過setnx命令重新設置并獲得該鎖。

1
2
# 釋放鎖
del lock

通過上面兩個命令,我們實現了一個簡單的分布式鎖,但這里就出現了一個問題:如果一個進程通過setnx命令加鎖之后,在執行具體操作出錯了,沒有辦法及時釋放鎖,那么其他進程就無法獲得該鎖,系統便無法繼續往下執行,解決這個問題的辦法就是為鎖設置一個有效期,在這個有效期之后,自動釋放鎖。

2.3 給鎖設置有效期

給鎖設置有效期非常簡單,直接使用Redisexpire命令就可以了,如:

1
2
3
4
# 加鎖
setnx lock 1
# 給鎖設置10s有效期
expire lock 10

但是,現在又出現另一個問題了,如果我們在設置了鎖之后,執行expire命令之前該進程掛掉了,那么expire就沒有執行成功,鎖一樣是沒有被釋放掉的,所以一定要保證上面兩個命令要一起執行,怎么保證呢?

有兩個方法,一個是使用LUA語言編寫的腳本,另一個是使用Redisset命令,set命令后面跟nx參數后,執行的效果與setnx一致,且set命令可以跟ex參數來設置過期時間,所以我們可以使用set命令把setnxexpire兩個合并在一起,這樣就可以保證執行的原子性了。

1
2
# 判斷是否鍵值是否存在,ex后面跟著的是鍵值的有效期,10s
set lock 1 nx ex 10

解決了鎖的有效問題,現在我們再來看另外一個問題。

如上圖所示,現在有A,B,C三個不同服務器上的進程在執行某個操作都需要獲得鎖,執行后要釋放鎖。

現在的情況是進程A執行第2步時卡頓了(上面綠色區域所示),且時間超出了鎖有效期,所以進程A設置的鎖自動釋放了,這時候進程B獲得了鎖,并開始執行操作,但由于進程A只是卡頓了而已,所以會繼續執行的時候,在第3步的時候會手動釋放鎖,但是這個時候,鎖由線程B所擁有,也就是說進程A刪除的不是自己的鎖,而進程B的鎖,這時候進程B還沒執行完,但鎖被釋放后,進程C可以加鎖,也就是說由于進程A卡頓釋放錯了鎖,導致進程B和進程C可以同時獲得鎖。

怎么避免這種情況呢?如何區分其他進程的鎖,避免刪除其他進程的鎖呢?答案就是每個進程在加鎖的時候,給鎖設置一個唯一值,并在釋放鎖的時候,判斷是不是自己設置的鎖。

2.4 給鎖設置唯一值

給鎖設置唯一值的時候,一樣是使用set命令,唯一的不同是將鍵值1改為一個隨機生成的唯一值,比如uuid。

1
2
# rand_uid表示唯一id
set lock rand_id nx ex 10

當鎖里的值由進程設置后,釋放鎖的時候,就需要判斷鎖是不是自己的,步驟如下:

  • 通過Redisget命令獲得鎖的值
  • 根據獲得的值,判斷鎖是不是自己設置的
  • 如果是,通過del命令釋放鎖。

此時我們看到,釋放鎖需要執行三個操作,如果三個操作依次執行的話,是沒有辦法保證原子性的,比如進程A在執行到第2步后,準備開始執行del命令時,而鎖由時有效期到了,被自動釋放了,并被其他服務器上的進程B獲得鎖,但這時候線程A執行del還是把線程B的鎖給刪掉了。

解決這個問題的辦法就是保證上述三個操作執行的原子性,即在執行釋放鎖的三個操作中,其他進程不可以獲得鎖,想要做到這一點,需要使用到LUA腳本。

2.5 通過LUA腳本實現釋放鎖的原子性

Redis支持LUA腳本,LUA腳里的代碼執行的時候,其他客戶端的請求不會被執行,這樣可以保證原子性操作,所以我們可以使用下面腳本進行鎖的釋放:

1
2
3
4
5
if redis.call("get",KEYS[1]) == ARGV[1] then
  return redis.call("del",KEYS[1])
else
  return 0
end

將上述腳本保存為腳本后,可以調用Redis客戶端命令redis-cli來執行,如下:

1
2
# lock為key,rand_id表示key里保存的值
redis-cli --eval unlock.lua lock , rand_id

3. 小結

無論是本地鎖還是分布式鎖,鎖的本質就是一個共享的變量,只是在實現分布式鎖時候,把這個變量移到了Redis服務器所在的內存中。

在上面實現分布式鎖的過程中我們碰到了以下幾個問題:

  • 如何保證加鎖操作的原子性?
  • 如何保證進程崩潰自動釋放鎖?
  • 如何避免刪錯其他進程的鎖?
  • 如何保證釋放鎖操作的原子性?

在解決上述問題的時候,我們也一步步完善一個可以在實際開發中應用的Redis分布式鎖。

分享到:

相關信息

系統教程欄目

欄目熱門教程

人氣教程排行

站長推薦

熱門系統下載