redis分布式锁

本文主要是介绍redis分布式锁，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

之前了解了zookeeper利用临时节点的特性，可以实现分布式锁，其实redis也可以，并且据我在牛客上观察，redis分布式锁问的还挺多，特此记录下，主要参考的是redis分布式官方文档

《Redis官方文档》用Redis构建分布式锁 | 并发编程网 – ifeve.com

Distributed locks with Redis – Redis

实现高效分布式锁的基础（安全和可靠性保证）

1. 互斥，不管任何时候，只有一个客户端能持有同一个的锁
2. 不会死锁，最终一定会得到锁，就算一个持有锁的客户端宕掉或者发生网络分区
3. 容错，只要大多数redis节点能够正常工作，客户端就应该能获取和释放锁

单个节点的正确实现

获得锁，用如下命令：

作用是在只有这个key不存在的时候才会设置这个key的值（NX选项的作用），超时时间设为30000毫秒（PX选项的作用）

SET resource_name my_random_value NX PX 30000
key的值为 my_random_value 这个值必须在所有获取锁请求的客户端里保持唯一，用于标识是由那个客户端获取了锁
在释放锁的过程中起到了类似于CAS里面的比较作用

用下面这个lua脚本释放锁，即删除这个key，当且仅当这个key存在且value是期望的那个值

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

这个很重要，因为这可以避免误删其他客户端得到的锁，举个例子，一个客户端拿到了锁，被某个操作阻塞了很长时间，过了超时时间后自动释放了这个锁，然后这个客户端之后又尝试删除这个其实已经被其他客户端拿到的锁。所以单纯的用DEL指令有可能造成一个客户端删除了其他客户端的锁，用上面这个脚本可以保证每个客户单都用一个随机字符串’签名’了，这样每个锁就只能被获得锁的客户端删除了。

这个随机字符串应该用什么生成呢？我假设这是从/dev/urandom生成的20字节大小的字符串，但是其实你可以有效率更高的方案来保证这个字符串足够唯一。比如你可以用RC4加密算法来从/dev/urandom生成一个伪随机流。还有更简单的方案，比如用毫秒的unix时间戳加上客户端id，这个也许不够安全，但是也许在大多数环境下已经够用了。

key值的超时时间，也叫做”锁有效时间”。这个是锁的自动释放时间，也是一个客户端在其他客户端能抢占锁之前可以执行任务的时间，这个时间从获取锁的时间点开始计算。 所以现在我们有很好的获取和释放锁的方式，在一个非分布式的、单点的、保证永不宕机的环境下这个方式没有任何问题，接下来我们看看无法保证这些条件的分布式环境下我们该怎么做。

Redlock算法

在分布式版本的算法里我们假设我们有N个Redis master节点，这些节点都是完全独立的，我们不用任何复制或者其他隐含的分布式协调算法。我们已经描述了如何在单节点环境下安全地获取和释放锁。因此我们理所当然地应当用这个方法在每个单节点里来获取和释放锁。在我们的例子里面我们把N设成5，这个数字是一个相对比较合理的数值，因此我们需要在不同的计算机或者虚拟机上运行5个master节点来保证他们大多数情况下都不会同时宕机。一个客户端需要做如下操作来获取锁：

1.获取当前时间（单位是毫秒）。

2.轮流用相同的key和随机值在N个节点上请求锁，在这一步里，客户端在每个master上请求锁时，会有一个和总的锁释放时间相比小的多的超时时间。比如如果锁自动释放时间是10秒钟，那每个节点锁请求的超时时间可能是5-50毫秒的范围，这个可以防止一个客户端在某个宕掉的master节点上阻塞过长时间，如果一个master节点不可用了，我们应该尽快尝试下一个master节点。

3.客户端计算第二步中获取锁所花的时间，只有当客户端在大多数master节点上成功获取了锁（在这里是3个），而且总共消耗的时间不超过锁释放时间，这个锁就认为是获取成功了。

4.如果锁获取成功了，那现在锁自动释放时间就是最初的锁释放时间减去之前获取锁所消耗的时间。

5.如果锁获取失败了，不管是因为获取成功的锁不超过一半（N/2+1)还是因为总消耗时间超过了锁释放时间，客户端都会到每个master节点上释放锁，即便是那些他认为没有获取成功的锁。

失败重试

当一个客户端获取锁失败时，这个客户端应该在一个随机延时后进行重试，之所以采用随机延时是为了避免不同客户端同时重试导致谁都无法拿到锁的情况出现。同样的道理客户端越快尝试在大多数Redis节点获取锁，出现多个客户端同时竞争锁和重试的时间窗口越小，可能性就越低，所以最完美的情况下，客户端应该用多路传输的方式同时向所有Redis节点发送SET命令。 这里非常有必要强调一下客户端如果没有在多数节点获取到锁，一定要尽快在获取锁成功的节点上释放锁，这样就没必要等到key超时后才能重新获取这个锁（但是如果网络分区的情况发生而且客户端无法连接到Redis节点时，会损失等待key超时这段时间的系统可用性）

释放锁

释放锁比较简单，因为只需要在所有节点都释放锁就行，不管之前有没有在该节点获取锁成功。

这篇关于redis分布式锁的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对大家有所帮助，也希望大家多多支持为之网！