redis实现分布式锁

本文探讨了使用Redis实现分布式锁的方法,包括互斥性和存活性的保证。通过介绍Redis的超时机制和租约机制,解释如何实现分布式锁的安全性和容错能力。并针对竞态条件提出了解决方案。
使用redis实现分布式锁比zookeeper简单
关于分布式锁的存活性和安全性的保证:
1.安全性:互斥现象在。在任何时候都应该仅仅有一个client hold a lock。 
2.存活性A:死锁的释放。很多时候可能获得一个锁,即使client锁住的资源挂了或者只得到资源的部分。 
3.存活性B:容错能力。尽可能的redis核心的node是正常工作的,clients能够得到和释放锁。 
第一点是通过只有持有锁的client才能执行任务
第二点是通过redis中key的过期时间来保证
第三点如果单台redis的master需要有一定的容错能力

使用redis实现分布式锁实际上是使用了redis的key-value的超时机制,以及租约机制。
1、定义redis缓冲key,lockKey,并设置超时时间N秒,使用redis的SETNX方法
2、多台客户端机器client定时每M秒获取锁,并且每台client的锁对应的value都是唯一的
3、如果client获取锁时候发现所已经存在,说明锁被其它的client持有
4、如果持有lockkey的client注册租约失败,并且超过N秒,则利用redis的超时机制,自动删除lockKey,这时候其它的client可以抢占lockkey
private void setLeaseLock() {
for (LockMessage lockMessage : lockMap.values()) {
try {
// 锁已过期,尝试nx操作获取锁
if (System.currentTimeMillis() >= lockMessage.getExpireTime()) {
String isOk = cacheclient.setString(lockMessage.getKey(), 
lockMessage.getValue(), "NX", "EX", LEASE_EXPIRE_TIME);
if (isOk != null && isOk.equals("OK")) {
lockMessage.setExpireTime(
System.currentTimeMillis() + (LEASE_EXPIRE_TIME * 1000L));
}
// 如果NX不能获取锁,需要进一步确认此锁是否还属于自己
// 如果属于自己,则取出当前锁的TTL赋给内存对象
else if (isOk == null) {
String serverLockMessage = cacheclient.getString(lockMessage.getKey());
if (serverLockMessage != null && serverLockMessage.equals(lockMessage.getValue())) {
long ttl = cacheclient.ttl(lockMessage.getKey());
if (ttl > LEASE_PERIOD) {
lockMessage.setExpireTime(
System.currentTimeMillis() + (ttl * 1000L));
}
}
}

// 锁还未过期,尝试expire续租锁
else {
// 为了防止极端情况下锁正好过期 or 锁被其它节点抢走,需要确认锁是自己拥有的
// 如果锁不属于自己,则放弃续约
String serverLockMessage = cacheclient.getString(lockMessage.getKey());
if (serverLockMessage == null || !serverLockMessage.equals(lockMessage.getValue())) {
return;
}

long isOk = cacheclient.expire(
lockMessage.getKey(), (int)LEASE_EXPIRE_TIME);
if (isOk == 1L) {
lockMessage.setExpireTime(
System.currentTimeMillis() + (LEASE_EXPIRE_TIME * 1000L));
}
}
} catch (Exception e) {
logger.error(e.getMessage(), e);
}
}
}
以上如果业务比较简单,并且能容忍一定的错误可以使用,如果对安全性要求非常高,则不要使用
问题:
使用一台master、slave,这种模型的一种竞态条件:
1.客户端A在主节点获得了一个锁。
2.主节点挂了,而到从节点的写同步还没完成。
3.从节点被提升为主节点。
4.客户端B获得和A相同的锁。注意,锁安全性被破坏了!


解决这个问题,可以使用多个master同时来控制
方案:http://www.oschina.net/translate/redis-distlock
### 使用 Redis 实现分布式锁的最佳实践 Redis 是一种高性能的内存数据库,由于其出色的性能和易于操作的特性,被广泛用于实现分布式锁。以下是使用 Redis 实现分布式锁的最佳实践以及代码示例。 #### 1. 高可用性 为了确保分布式锁在高可用环境下正常运行,可以采用 Redlock 算法,在多个独立的 Redis 实例上获取锁[^1]。此外,可以通过 Redis Sentinel 或 Redis Cluster 提供更高的可用性和容错能力[^2]。 #### 2. 锁的实现方式 Redis 分布式锁的基本实现依赖于 `SET` 命令,并设置过期时间以防止死锁的发生。以下是一个基本的实现方式[^3]: - 使用 `SET key value NX PX timeout` 命令来尝试获取锁。 - 如果命令成功执行,则表示获取锁成功;否则,表示锁已被其他客户端持有。 #### 3. 自动续期机制 为了避免锁因超时而被误释放,可以引入自动续期机制。例如,Redisson 提供了看门狗功能,通过定期延长锁的有效期来避免锁死的情况[^4]。如果需要手动实现类似功能,可以在加锁时记录锁的创建时间和有效期,并在有效期内定期更新锁的过期时间。 #### 4. 可重入锁 如果业务场景需要支持可重入锁(即同一个线程可以多次获取同一把锁),可以使用 Redisson 的 RLock 对象,它实现了 Java 的 `java.util.concurrent.locks.Lock` 接口。RLock 支持可重入锁的功能,并且可以通过 `tryLock()` 方法指定锁的等待时间和锁的持有时间。 #### 5. 锁的释放 释放锁时需要确保只有加锁的客户端才能解锁,通常的做法是将客户端唯一标识作为锁的值存储在 Redis 中。解锁时,先检查锁的值是否与当前客户端的标识一致,然后删除锁。 --- ### 代码示例 以下是一个基于 Python 和 Redis分布式锁实现: ```python import redis import time import uuid class RedisDistributedLock: def __init__(self, redis_client, lock_key, expire_time=10000): self.redis_client = redis_client self.lock_key = lock_key self.expire_time = expire_time self.client_id = str(uuid.uuid4()) def acquire_lock(self): while True: if self.redis_client.set(self.lock_key, self.client_id, nx=True, px=self.expire_time): return True time.sleep(0.1) def release_lock(self): script = """ if redis.call("get", KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call("del", KEYS[1]) else return 0 end """ self.redis_client.eval(script, 1, self.lock_key, self.client_id) # 示例使用 redis_client = redis.StrictRedis(host='localhost', port=6379, db=0) lock = RedisDistributedLock(redis_client, "my_distributed_lock") if lock.acquire_lock(): try: print("锁已获取,执行关键操作...") # 执行业务逻辑 finally: lock.release_lock() print("锁已释放") ``` --- ###
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