1. 甚么是散布式锁
当我们在编写多线程代码的时候,区别的线程可能会产生资源的争取,为了不资源争取酿成的毛病,我们会对资源上锁,只有取得锁的线程才能继续往下履行。
进程中的锁,本质就是内存中一个变量,当一个线程履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,则表示取得了锁,其他线程想要取得锁时会阻塞,而具有锁的线程履行完操作后,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区别线程之间的锁,这个锁是放在内存中的,而对散布式利用程序来讲,区别的利用(进程或线程)部署在区别的服务器上,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同享的空间来表示锁,那末对散布式利用程序来讲,可以同享存储系统来存储一个同享锁,这就是散布式锁,而Redis
作为内存数据库,履行非常快,很合适作为实现散布式锁的同享存储系统。
2. 使用Redis实现散布式锁
对一个锁来讲,其实只有两个操作,加锁和释放锁,下面我们看来看通过Redis
要怎样实现?
2.1 加锁
Redis
的setnx
命令会判断键值会不会存在,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,因此我们可以履行setnx
为一个代表锁键设置值,如果能设置成功,则表示取得锁,失败则没法取得锁。
# 使用key为lock来表示一个锁
setnx lock 1
2.2 释放锁
当履行好操作以后,要释放锁的时候直接把Redis
里的键值lock
删除就能够了,这样其他进程才能通过setnx
命令重新设置并取得该锁。
# 释放锁
del lock
通过上面两个命令,我们实现了一个简单的散布式锁,但这里就出现了一个问题:如果一个进程通过setnx
命令加锁以后,在履行具体操作出错了,没有办法及时释放锁,那末其他进程就没法取得该锁,系统便没法继续往下履行,解决这个问题的办法就是为锁设置一个有效期,在这个有效期以后,自动释放锁。
2.3 给锁设置有效期
给锁设置有效期非常简单,直接使用Redis
的expire
命令就能够了,如:
# 加锁
setnx lock 1
# 给锁设置10s有效期
expire lock 10
但是,现在又出现另外一个问题了,如果我们在设置了锁以后,履行expire
命令之前该进程挂掉了,那末expire
就没有履行成功,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履行,怎样保证呢?
有两个方法,一个是使用LUA
语言编写的脚本,另外一个是使用Redis
的set
命令,set
命令后面跟nx
参数后,履行的效果与setnx
一致,且set
命令可以跟ex
参数来设置过期时间,所以我们可使用set
命令把setnx
和expire
两个合并在一起,这样就能够保证履行的原子性了。
# 判断会不会键值会不会存在,ex后面随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
三个区别服务器上的进程在履行某个操作都需要取得锁,履行后要释放锁。
现在的情况是进程A
履行第2步时卡顿了(上面绿色区域所示),且时间超越了锁有效期,所以进程A
设置的锁自动释放了,这时候候进程B
取得了锁,并开始履行操作,但由于进程A
只是卡顿了而已,所以会继续履行的时候,在第3步的时候会手动释放锁,但是这个时候,锁由线程B
所具有,也就是说进程A删除的不是自己的锁,而进程B的锁,这时候候进程B
还没履行完,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,致使进程B和进程C可以同时取得锁。
怎样避免这类情况呢?如何辨别其他进程的锁,避免删除其他进程的锁呢?答案就是每一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,判断是不是是自己设置的锁。
2.4 给锁设置唯一值
给锁设置唯一值的时候,一样是使用set
命令,唯一的区别是将键值1改成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是自己的,步骤以下:
- 通过
Redis
的get
命令取得锁的值
- 根据取得的值,判断锁是不是是自己设置的
- 如果是,通过
del
命令释放锁。
此时我们看到,释放锁需要履行三个操作,如果三个操作顺次履行的话,是没有办法保证原子性的,比如进程A
在履行到第2步后,准备开始履行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
取得锁,但这时候候线程A
履行del
或者把线程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履行的原子性,即在履行释放锁的三个操作中,其他进程不可以取得锁,想要做到这一点,需要使用到LUA脚本。
2.5 通过LUA脚本实现释放锁的原子性
Redis
支持LUA
脚本,LUA
脚里的代码履行的时候,其他客户真个要求不会被履行,这样可以保证原子性操作,所以我们可使用下面脚本进行锁的释放:
将上述脚本保存为脚本后,可以调用Redis
客户端命令redis-cli
来履行,以下:
# lock为key,rand_id表示key里保存的值
redis-cli –eval unlock.lua lock , rand_id
3. 小结
不管是本地锁或者散布式锁,锁的本质就是一个同享的变量,只是在实现散布式锁时候,把这个变量移到了Redis
服务器所在的内存中。
在上面实现散布式锁的进程中我们碰到了以下几个问题:
- 如何保障加锁操作的原子性?
- 如何保障进程崩溃自动释放锁?
- 如何避免删错其他进程的锁?
- 如何保障释放锁操作的原子性?
在解决上述问题的时候,我们也一步步完善一个可以在实际开发中利用的Redis
散布式锁。
到此这篇关于一文详解怎样使用Redis实现散布式锁的文章就介绍到这了,更多相关Redis实现散布式锁内容请搜索之前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持!
文章来源:丸子建站
文章标题:一文详解怎样使用Redis实现散布式锁
https://www.wanzijz.com/view/64561.html