Redis分布式锁架构设计

setnx命令

仅当一个key不存在时,才设置成功,返回1,否则设置失败,返回0

防止死锁

设置过期时间,redis2.8以前需要通过lua脚本保证setnx命令和expire命令的原子性,2.8以后可以直接通过setnx ex|px命令

执行时间过长导致锁已经释放

可能获取锁成功的线程执行业务比较久,比如只锁了3s,但是业务执行了4s,解决方案有两种,第一:评估加锁代码块执行时间,设置锁的时间;第二:watchdog思想,异步线程定期给锁续约;

释放锁

通过del命令实现,但是需要判断锁是否是自己设置的,其实这个是有必要的,因为redis本身的问题,比如设置key成功了,但是还没持久化到磁盘redis就宕机了,重启的时候就没有这个key,高并发下其他线程就有可能获取锁成功,就算有了watchdog也还是可能会存在这个问题

没有获取锁成功的线程怎么办

两种方案,第一:自旋重试获取锁,特别消耗cpu,不可取;第二:阻塞-唤醒思想,没有获取锁,就阻塞一段时间再重试,获取锁成功的线程可以释放锁的同时往队列发一个消息,然后其他线程消费这个消息,去唤醒本地的线程;

总结思考

因为redis本身持久化导致,无论怎么样,实现分布式锁都是不安全的,单机/哨兵/集群,或者说什么红锁。拿单机来说,设置key成功了但还没持久化,redis就挂了,重启的时候就没有这个key,高并发下其他线程就可能成功获取锁。其他比较可靠的方案有zk/etcd。

### Redis 分布式锁架构图解析 在分布式环境中,为了确保不同节点之间的操作互斥性和一致性,通常采用分布式锁机制。对于基于Redis实现的分布式锁而言,其核心在于如何利用多个独立的Redis实例来构建可靠的锁定协议。 #### RedLock算法概述 RedLock是一种用于提供强一致性的分布式锁解决方案[^1]。该方法依赖于一组相互独立运行而不具备主备复制关系的Redis服务器集群。当应用程序尝试获取某个特定资源上的独占访问权限时: - 客户端会并行地向所有预定义好的Redis节点发出`SETNX`命令请求设置键值对; - 只有当超过一半数量以上的节点返回确认消息表明已成功创建指定项之后,才认为整个过程顺利完成; - 对应地,在解锁阶段,则需遍历全部目标地址逐一执行删除对应记录的操作。 这种设计能够有效防止单点故障带来的风险,并且提高了系统的可用性水平。然而值得注意的是,随着参与协调工作的成员增多,整体开销也会相应增加,这可能会影响到某些实时性强的应用场合下的表现效果。 ![RedLock Architecture](https://www.example.com/redlock_architecture.png) > 注:此处图片链接仅为示意,请替换为实际存在的图像URL以查看真实的架构图形表示。 ```mermaid graph LR; A[客户端] --> B{N个独立Redis服务}; subgraph 多数接受(>= N/2 + 1) C((Redis Server)) D((Redis Server)) E((Redis Server)) end F((Redis Server))-. 同步状态 .->G[(其他)] H((Redis Server))-. 不同步 .->I[(失败响应)]; J[过半反馈成功则加锁成功]; B -->|发送加锁指令|C & D & E & F & G & H & I; C & D & E --> |ACK|J; F & G --> |NAK|H & I; ``` 此Mermaid图表展示了客户端与多个独立Redis服务交互的过程,其中只有大多数(即大于等于总数的一半加上一个)的服务同意了加锁请求才会被认为是成功的。
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