redis分布式锁的实现

为什么要用分布式锁

使用场景

xx游戏平台举办了一个回馈用户活动,只要等级达到x等级,即可领取xx装备。可能有些人,有过这样的想,是不是,只要我速度够快,就能领到多份奖品啊,想想都美滋滋。结果,系统显示,当前操作过于频繁,请稍后再试。what???

这个的话,就涉及到了锁。同个账号,当我们的第一次请求到服务器的时候,已经被加上了锁,当还没释放锁的时候,再次请求,则不能拿到锁,只能继续等待。(当然这种场景不一定要用分布式锁进行实现,比如数据库的索引唯一性也可实行,只是举个例子)

说到锁的话,则要从公司系统的架构说起了。一开始,很多公司的系统不是很庞大,为了节省资源,单机即可满足需求。对于这种单机模式的系统,我们可以用java原生的synchronized和lock这两种锁,只要锁住相应的类、对象或者方法等即可简单的时间锁机制。

但随着公司的不断发展,用户量的增加,需要对业务进行拆分。这个时候,微服务就出现了,服务拆分了,同时为了保证高可用,每个服务会根据负载等因素,选择部署不同数量的机器,进行集群管理。

在分布式系统的话,则出现了同个服务,部署在不同的机器上。因为我们上面采用的是基于JVM的锁机制,没法保证同个用户请求的锁都是同个JVM(其实可以通过设置负载均衡策略,根据用户id进行hash之类,让用户落到同一台机器上,但这种很少用,毕竟这个是属于业务的问题),则需要使用分布式锁进行控制。

常见的分布式锁的解决方案

  • 基于数据库的分布式锁
  • 基于缓存的分布式锁,比如redis
  • 基于zookeeper的分布式锁

本文的话,则主要介绍 redis分布式锁的实现潜在的问题 以及 解决方法

基于redis分布式锁的实现

1.加锁

最简单的方法是使用setnx命令。key是锁的唯一标识,一般根据业务来命名。比如想给某个活动的某个用户加锁,则key可以命名为lock_xx(活动id)_XX(用户id),而value的话,这里的话,我们暂且设置为1。

    jc.setnx(key, 1);

当一个线程执行setnx返回1,说明key不存在,获取锁成功;当返回结果为0,说明key已经存在,获取锁失败。

2.解锁

有加锁,就得释放锁。当得到锁的线程执行完任务之后,需要释放锁,以便其他线程能够拿到锁,执行任务。

   jc.del(key);

释放锁成功之后,其他线程则能执行setnx命令,拿到锁执行任务。

3.设置锁超时

如果一个拿到锁的线程,在执行任务的过程中挂掉了,来不及显示的释放锁,则会一直占用着资源,导致其他线程无法拿到锁,没法执行任务。

所以在执行setnx命令之后,需要给锁显示设置一个锁超时时间,以保证即使拿到锁的线程挂掉了,也能在超过一定时间自动释放锁,让出资源。而setnx不支持设置超时参数,所以需要其他命令来执行。如下:

  jc.expire(key, seconds);

结合起来,分布式锁的代码如下:

    if (jc.setnx(key, value) == 1){
                jc.expire(key,30);
                try {
                    //业务逻辑
                }finally {
                    jc.del(key);
                }
            }

存在的问题分析

(1)setnx和expire的非原子性

设想一个极端场景,当线程成功执行了setnx,成功得到了锁:


image

结果,执行完setnx之后,节点1宕机了,还没来得及执行expire命令:


image

这样一来的话,这把锁还没设置超时时间,则会一直存在,一直占用着资源,导致其他线程拿不到锁,处于死锁状态。

解决方法

setnx指令本身是不支持设置超时参数,但在Redis 2.6.12以上版本,为set设置了可选参数,代码如下:

       //设置参数
        SetParams setParams = new SetParams();
        //设置过期时间,防止加锁之后宕机,一直处于死锁状态
        setParams.ex(expireTime);
        //当key不存在时,才创建key
        setParams.nx();
        String result = jc.set(lockKey, requestId,setParams);

(2)del误删

又是一个极端场景,假设节点1的线程A通过set拿到了锁,并设置了过期时间30秒

image

由于某些原因,导致线程A执行的很慢,超时时间30秒过去了,但线程A还没执行完,这个时候锁自动释放,线程B得到了锁
image

随后,线程A任务执行完,进行del操作释放锁,这个时候线程B还没执行完,线程A实际上删除的是线程B加的锁
image

解决方法

每个线程在set操作的时候,可以给value设置一个唯一的值,然后在del释放锁之前加一个判断,验证当前的锁是不是自身加的锁。

加锁
       String value = UUID.randomUUID().toString();
        //设置参数
        SetParams setParams = new SetParams();
        //设置过期时间,防止加锁之后宕机,一直处于死锁状态
        setParams.ex(expireTime);
        //当key不存在时,才创建key
        setParams.nx();
        String result = jc.set(lockKey, value,setParams);
释放锁
    //判断当前的锁是否是自己加的锁
        if (value.equals(jc.get(lockKey))){
            jc.del(lockKey);
        }

但是,这里又存在一个问题,类似上面的原子性,判断和删除操作是两个独立的操作,不是原子性。会有一个场景,就是判断的时候,获取的值是自身设置的值,但刚好在执行完判断操作之后,超时时间到期,自动释放锁,而刚好有其他线程拿到锁,这个时候在执行删除操作,则释放的是其他线程加的锁。
针对这种情况,我们可以使用Lua脚本进行实现,代码如下:

 String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
jc.eval(script, Collections.singletonList(lockKey), Collections.singletonList(requestId));
最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 213,616评论 6 492
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 91,020评论 3 387
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 159,078评论 0 349
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 57,040评论 1 285
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 66,154评论 6 385
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 50,265评论 1 292
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,298评论 3 412
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 38,072评论 0 268
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,491评论 1 306
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,795评论 2 328
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,970评论 1 341
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,654评论 4 337
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,272评论 3 318
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,985评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,223评论 1 267
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 46,815评论 2 365
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 43,852评论 2 351