Redis 分布式锁详解

Redis 分布式锁的实现方法

Redis 分布式锁是一种利用 Redis 实现跨进程、跨服务器的互斥锁机制，常用于解决分布式系统中的并发控制问题。以下是几种常见的实现方式及其关键细节。

基于 SETNX 和 EXPIRE 的实现

使用 SETNX（SET if Not eXists）命令尝试设置一个键，如果键不存在则设置成功，返回 1；否则返回 0。结合 EXPIRE 设置锁的超时时间，避免死锁。

SETNX lock_key unique_value
EXPIRE lock_key 10

注意事项：

• 需要确保 SETNX 和 EXPIRE 的原子性，否则可能导致锁无法释放。
• 释放锁时需要验证锁的值是否为当前客户端设置的 unique_value（如 UUID），避免误删其他客户端的锁。

基于 SET 扩展参数的实现

Redis 2.6.12 之后支持 SET 命令的扩展参数，可以直接实现原子性加锁和设置超时时间：

SET lock_key unique_value NX PX 10000

参数说明：

• NX：仅当键不存在时设置。
• PX：设置超时时间（毫秒）。

释放锁的流程

释放锁时需要先验证锁的值是否为当前客户端持有，再执行删除。以下是一个 Lua 脚本示例，确保原子性操作：

if redis.call("GET", KEYS[1]) == ARGV[1] then
    return redis.call("DEL", KEYS[1])
else
    return 0
end

锁续期机制（Watchdog）

如果业务执行时间可能超过锁的超时时间，可以启动一个守护线程定期检查锁是否仍持有，并延长锁的超时时间（如 Redisson 的 Watchdog 机制）。

Redlock 算法

Redlock 是 Redis 官方推荐的分布式锁算法，适用于多节点 Redis 环境（如集群或哨兵模式）。核心步骤如下：

1. 客户端获取当前时间（T1）。
2. 依次向 N 个 Redis 节点请求加锁（使用相同的键和随机值）。
3. 客户端计算获取锁的总耗时（T2 - T1），如果超过半数节点加锁成功且总耗时小于锁的有效时间，则加锁成功。
4. 锁的有效时间需减去获取锁的耗时。

注意事项：

• 需要至少 3 个以上的独立 Redis 节点。
• 对时钟漂移敏感，需确保系统时间同步。

常见问题与优化

锁超时问题：

• 设置合理的超时时间，避免业务未完成时锁自动释放。
• 结合 Watchdog 机制动态续期。

GC 停顿问题：

• JVM 的 GC 可能导致客户端停顿，误判锁超时。需优化 GC 或使用更长的超时时间。

网络分区问题：

• 在 Redis 集群中，网络分区可能导致锁状态不一致。Redlock 可以缓解但无法彻底解决。

推荐工具：

• 直接使用成熟的库（如 Redisson）实现分布式锁，避免重复造轮子。