基于redis的分布式锁详解

原创
01/21 10:26
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在使用分布式锁进行互斥资源访问时候,我们很多方案是采用redis的实现。
固然,redis的单节点锁在极端情况也是有问题的,假设你的业务允许偶尔的失效,使用单节点的redis锁方案就足够了,简单而且效率高。
redis锁失效的情况:

  1. 客户端1从master节点获取了锁
  2. master宕机了,存储锁的key还没来得及同步到slave节点上
  3. slave升级为master
  4. 客户端2从新的master上获取到同一个资源的锁

于是,客户端1和客户端2同事持有了同一个资源的锁,锁的安全性被打破。
如果我们不考虑这种极端情况,需要实现一个基于单节点redis锁的大致流程:

set cache_key random_seed NX PX 30000

上面这个set命令拆解开就是:

setnx cache_key random_seed 
expire cache_key 30

虽然这两组命令执行的效果一样,但是第二个是非原子性操作,如果执行了setnx成功,但是expire失败的话,就会造成这个key一直存在了,无法释放的情况。


redis的作者也指出,在使用单节点redis锁的时候,设置一个随机种子作为key的值是很有必要的,保证了一个客户端释放的锁必须是自己所持有的那个锁。假设获取锁时set的不是一个随机数,而是一个固定值,那么可能会出现下面的情况:

  1. 客户端1获取锁成功
  2. 客户端1在某个操作上阻塞了很长时间
  3. 过期时间到了,锁自动释放(但是在客户端1看来自己还是持有锁中)
  4. 客户端2获取到了对应同一个资源的锁
  5. 客户端1从阻塞中恢复了,释放掉自己持有的锁,也就是释放掉了客户端2持有的锁

客户端2的锁被客户端1是否,失去安全性。
释放锁的操作,很多人直接用del命令,这会有很大的问题,保证不了这个key是被加锁人锁删。这时候需要用到随机数了。释放锁的操作有三步:

  1. get 所持有锁
  2. 判断这个锁是否自己所持有
  3. 删除持有锁

所以,这三步要保证原子性。用lua脚本来执行,redis官方已经提供脚本文件。

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

这段脚本在执行的时候,需要把前面的随机数作为argv[1] 的值传进去,把cache_key作为keys[1]的值传进去。

public class RedisLockHelper {
    @Resource
    private R2mClusterClient r2mClusterClient;

    /**
     * 类似于setNx的功能,同时设置过期时间为expire毫秒
     *
     * @param key    加锁key
     * @param value  确保在加锁时间内的唯一因子
     * @param expire 过期时间的毫秒数
     * @return
     */
    private String setLock(String key, String value, long expire) {
        return this.set(key, value, "NX", "PX", expire);
    }

    /**
     * 删除指定key value
     * 如果 r2m中 key 对应的value==value   返回 1
     * 如果 r2m中 key 对应的value!=value   返回 0
     *
     * @param key
     * @return
     */
    private boolean atomDelete(String key, String value) {
        List<String> values = new ArrayList<>();
        values.add(value);
        String sb = "if redis.call('get',KEYS[1])==ARGV[1] then " +
                " return redis.call('del',KEYS[1]) " +
                " else " +
                " return 0" +
                " end";
        if (this.eval(sb, key, values) == 1) {
            return true;
        }
        return false;
    }

    private Long eval(String mobel, String key, List<String> value) {
        return (Long) this.r2mClusterClient.eval(mobel, key, value);
    }

    private String set(String key, String value, String nxxx, String expx, long time) {
        return this.r2mClusterClient.set(key, value, nxxx, expx, time);
    }
}

r2mClusterClient 就是jedis客户端的封装。

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