Redis 如何实现分布式锁

embedded/2024/11/14 21:13:24/

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单机 Redis

naive 版

加锁：

SETNX ${lockName} ${value}	# set if not exist

如果不存在则插入成功，返回 1，加锁成功；否则返回 0，加锁失败

解锁：

DEL ${lockName}

问题1

2 个线程 A、B，线程 A 拿到了锁后，宕机了怎么办？谁来释放锁？

解决：使用自动过期机制：

加锁：

SET ${lockName} ${value} EX 10 NX	# atomic opreation

解锁：

DEL ${lockName}

问题2

在这里插入图片描述

t0 时刻实例1获取到锁，t3 时刻被自动释放（国企），同时实例2获取到锁，t4 时刻实例1再次释放（实例2的锁），实例3又获取到了锁，造成了数据混乱

解决：设置 value 为当前实例线程 id，在解锁时做判断

加锁：

SET ${localName} ${threadId} EX 10 NX

解锁（使用 lua 脚本实现原子性）：

current_value = get ${lockName}
if ${threadId} == current_value thenDEL ${lockName}

问题3

在这里插入图片描述

锁被自动释放的问题仍然存在

启动一个异步线程（WatchDog），获取到锁成功后启动异步线程，每隔 x 秒对当前锁续期 y 秒，直到锁被释放停止

至此，单机版的 Redis 分布式锁就得到了成功实现

集群 Redis

主节点加锁成功后崩溃，从节点上位后没有锁的信息

在这里插入图片描述

加锁：

向所有节点发送加锁请求
获取到锁的数量达到节点个数半数以上认为加锁成功

解锁：

删除所有实例上的锁

在这里插入图片描述

问题4

网络延迟超过了锁的过期时间

在这里插入图片描述
加锁：

一、获取当前时间
二、按顺序依次向N个Redis实例执行加锁操作

这里的加锁操作和在单实例上执行的加锁操作一样，使用SET命令，带上NX、EX/PX选项，以及带上客户端的唯一标识。当然，如果某个Redis实例发生故障了，为了保证在这种情况下，Redlock算法能够继续运行，我们需要给加锁操作设置一个超时时间。如果客户端在和一个Redis实例请求加锁时，一直到超时都没有成功，那么此时，客户端会和下一个Redis实例继续请求加锁。加锁操作的超时时间需要远远地小于锁的有效时间，一般也就是设置为几十毫秒

三、一旦客户端完成了和所有Redis实例的加锁操作，客户端就要计算整个加锁过程的总耗时

客户端只有在满足两个条件时，才能认为是加锁成功：

客户端从超过半数（大于等于 N/2+1）的Redis实例上成功获取到了锁
客户端获取锁的总耗时没有超过锁的有效时间

在满足了这两个条件后，我们需要重新计算这把锁的有效时间，计算的结果是锁的最初有效时间减去客户端为获取锁的总耗时。如果锁的有效时间已经来不及完成共享数据的操作了，我们可以释放锁，以免出现还没完成共享资源操作，锁就过期了的情况。

当然，如果客户端在和所有实例执行完加锁操作后，没能同时满足这两个条件，那么，客户端就要向所有Redis节点发起释放锁的操作

在这里插入图片描述