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这篇文章主要介绍了使用Redis如何实现分布式锁的相关知识,内容详细易懂,操作简单快捷,具有一定借鉴价值,相信大家阅读完这篇使用Redis如何实现分布式锁文章都会有所收获,下面我们一起来看看吧。
当我们在编写多线程代码的时候,不同的线程可能会发生资源的争夺,为了避免资源争夺造成的错误,我们会对资源上锁,只有获得锁的线程才能继续往下执行。
进程中的锁,本质就是内存中一个变量,当一个线程执行某个操作申请加锁时,如果能成功把代表锁的变量值设置为1,则表示获得了锁,其他线程想要获得锁时会阻塞,而拥有锁的线程执行完操作后,再把锁的值设置为0,则表示释放了锁。
上面我们说的是在一台服务器的进程内不同线程之间的锁,这个锁是放在内存中的,而对于分布式应用程序来说,不同的应用(进程或线程)部署在不同的服务器上,这样就不能通过内存中的变量来表示锁。
即然在一台服务器上可以通过内存这块共享的空间来表示锁,那么对于分布式应用程序来说,可以共享存储系统来存储一个共享锁,这就是分布式锁,而Redis
作为内存数据库,执行非常快,很适合作为实现分布式锁的共享存储系统。
对于一个锁来说,其实只有两个操作,加锁和释放锁,下面我们看来看通过Redis
要怎么实现?
Redis
的setnx
命令会判断键值是否存在,如果存在则不做任何操作,并返回0,如果不存在,则创建并赋值,并返回1,因此我们可以执行setnx
为一个代表锁键设置值,如果能设置成功,则表示获得锁,失败则无法获得锁。
# 使用key为lock来表示一个锁 setnx lock 1
当执行好操作之后,要释放锁的时候直接把Redis
里的键值lock
删除就可以了,这样其他进程才能通过setnx
命令重新设置并获得该锁。
# 释放锁 del lock
通过上面两个命令,我们实现了一个简单的分布式锁,但这里就出现了一个问题:如果一个进程通过setnx
命令加锁之后,在执行具体操作出错了,没有办法及时释放锁,那么其他进程就无法获得该锁,系统便无法继续往下执行,解决这个问题的办法就是为锁设置一个有效期,在这个有效期之后,自动释放锁。
给锁设置有效期非常简单,直接使用Redis
的expire
命令就可以了,如:
# 加锁 setnx lock 1 # 给锁设置10s有效期 expire lock 10
但是,现在又出现另一个问题了,如果我们在设置了锁之后,执行expire
命令之前该进程挂掉了,那么expire
就没有执行成功,锁一样是没有被释放掉的,所以一定要保证上面两个命令要一起执行,怎么保证呢?
有两个方法,一个是使用LUA
语言编写的脚本,另一个是使用Redis
的set
命令,set
命令后面跟nx
参数后,执行的效果与setnx
一致,且set
命令可以跟ex
参数来设置过期时间,所以我们可以使用set
命令把setnx
和expire
两个合并在一起,这样就可以保证执行的原子性了。
# 判断是否键值是否存在,ex后面跟着的是键值的有效期,10s set lock 1 nx ex 10
解决了锁的有效问题,现在我们再来看另外一个问题。
如上图所示,现在有A
,B
,C
三个不同服务器上的进程在执行某个操作都需要获得锁,执行后要释放锁。
现在的情况是进程A
执行第2步时卡顿了(上面绿色区域所示),且时间超出了锁有效期,所以进程A
设置的锁自动释放了,这时候进程B
获得了锁,并开始执行操作,但由于进程A
只是卡顿了而已,所以会继续执行的时候,在第3步的时候会手动释放锁,但是这个时候,锁由线程B
所拥有,也就是说进程A删除的不是自己的锁,而进程B的锁,这时候进程B
还没执行完,但锁被释放后,进程C
可以加锁,也就是说由于进程A卡顿释放错了锁,导致进程B和进程C可以同时获得锁。
怎么避免这种情况呢?如何区分其他进程的锁,避免删除其他进程的锁呢?答案就是每个进程在加锁的时候,给锁设置一个唯一值,并在释放锁的时候,判断是不是自己设置的锁。
给锁设置唯一值的时候,一样是使用set
命令,唯一的不同是将键值1改为一个随机生成的唯一值,比如uuid。
# rand_uid表示唯一id set lock rand_id nx ex 10
当锁里的值由进程设置后,释放锁的时候,就需要判断锁是不是自己的,步骤如下:
通过Redis
的get
命令获得锁的值
根据获得的值,判断锁是不是自己设置的
如果是,通过del
命令释放锁。
此时我们看到,释放锁需要执行三个操作,如果三个操作依次执行的话,是没有办法保证原子性的,比如进程A
在执行到第2步后,准备开始执行del
命令时,而锁由时有效期到了,被自动释放了,并被其他服务器上的进程B
获得锁,但这时候线程A
执行del
还是把线程B
的锁给删掉了。
解决这个问题的办法就是保证上述三个操作执行的原子性,即在执行释放锁的三个操作中,其他进程不可以获得锁,想要做到这一点,需要使用到LUA脚本。
Redis
支持LUA
脚本,LUA
脚里的代码执行的时候,其他客户端的请求不会被执行,这样可以保证原子性操作,所以我们可以使用下面脚本进行锁的释放:
if redis.call("get",KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call("del",KEYS[1]) else return 0 end
将上述脚本保存为脚本后,可以调用Redis
客户端命令redis-cli
来执行,如下:
# lock为key,rand_id表示key里保存的值 redis-cli --eval unlock.lua lock , rand_id
关于“使用Redis如何实现分布式锁”这篇文章的内容就介绍到这里,感谢各位的阅读!相信大家对“使用Redis如何实现分布式锁”知识都有一定的了解,大家如果还想学习更多知识,欢迎关注亿速云行业资讯频道。
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