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分布式锁注意点及其实现分布式锁注意点redis分布式锁参考文档

分布式锁注意点

1)互斥性

在任意时刻只有一个客户端可以获取锁

2)防死锁

假如一个客户端在持有锁的时候崩溃了,没有释放锁,那么别的客户端无法获得锁,则会造成死锁,所以要保证客户端一定会释放锁。Redis中我们可以设置锁的过期时间来保证不会发生死锁。

3)持锁人解锁

解铃还须系铃人,加锁和解锁必须是同一个客户端,客户端A的线程加的锁必须是客户端A的线程来解锁,客户端不能解开别的客户端的锁。

4)可重入

当一个客户端获取对象锁之后,这个客户端可以再次获取这个对象上的锁。

redis分布式锁

实现

Redis 锁主要利用 Redis 的 setnx 命令。

  • 加锁命令:SETNX key value,当键不存在时,对键进行设置操作并返回成功,否则返回失败。KEY 是锁的唯一标识,一般按业务来决定命名。
  • 解锁命令:DEL key,通过删除键值对释放锁,以便其他线程可以通过 SETNX 命令来获取锁。
  • 锁超时:EXPIRE key timeout, 设置 key 的超时时间,以保证即使锁没有被显式释放,锁也可以在一定时间后自动释放,避免资源被永远锁住。

则加锁解锁伪代码如下:

if (setnx(key, 1) == 1){
    expire(key, 30)
    try {
        //TODO 业务逻辑
    } finally {
        del(key)
    }
}

注意点

SETNX 和 EXPIRE 非原子性

如果 SETNX 成功,在设置锁超时时间后,服务器挂掉、重启或网络问题等,导致 EXPIRE 命令没有执行,锁没有设置超时时间变成死锁。


解决办法

  1. setnx的时候,value设置和过期时间设置不是原子,可以用set命令,redis版本2.6.12以后
  2. lua脚本,示例如下
if (redis.call('setnx', KEYS[1], ARGV[1]) < 1)
then return 0;
end;
redis.call('expire', KEYS[1], tonumber(ARGV[2]));
return 1;

// 使用实例
EVAL "if (redis.call('setnx',KEYS[1],ARGV[1]) < 1) then return 0; end; redis.call('expire',KEYS[1],tonumber(ARGV[2])); return 1;" 1 key value 100

错误解除

如果线程 A 成功获取到了锁,并且设置了过期时间 30 秒,但线程 A 执行时间超过了 30 秒,锁过期自动释放,此时线程 B 获取到了锁;随后 A 执行完成,线程 A 使用 DEL 命令来释放锁,但此时线程 B 加的锁还没有执行完成,线程 A 实际释放的线程 B 加的锁。

解决办法

  1. 释放锁的时候,只能释放自己的,不能释放别人,所以需要getValue然后和自己的id比较,一致了才能delete,这里也需要是原子操作(其实觉得可以通过重试机制来避免)

超时解锁导致并发

如果线程 A 成功获取锁并设置过期时间 30 秒,但线程 A 执行时间超过了 30 秒,锁过期自动释放,此时线程 B 获取到了锁,线程 A 和线程 B 并发执行。

A、B 两个线程发生并发显然是不被允许的,一般有两种方式解决该问题:

  1. 将过期时间设置足够长,确保代码逻辑在锁释放之前能够执行完成。
  2. 为获取锁的线程增加守护线程,为将要过期但未释放的锁增加有效时间。

不可重入

当线程在持有锁的情况下再次请求加锁,如果一个锁支持一个线程多次加锁,那么这个锁就是可重入的。如果一个不可重入锁被再次加锁,由于该锁已经被持有,再次加锁会失败。Redis 可通过对锁进行重入计数,加锁时加 1,解锁时减 1,当计数归 0 时释放锁。

主备切换

为了保证 Redis 的可用性,一般采用主从方式部署。主从数据同步有异步和同步两种方式,Redis 将指令记录在本地内存 buffer 中,然后异步将 buffer 中的指令同步到从节点,从节点一边执行同步的指令流来达到和主节点一致的状态,一边向主节点反馈同步情况。

在包含主从模式的集群部署方式中,当主节点挂掉时,从节点会取而代之,但客户端无明显感知。当客户端 A 成功加锁,指令还未同步,此时主节点挂掉,从节点提升为主节点,新的主节点没有锁的数据,当客户端 B 加锁时就会成功。

集群脑裂

集群脑裂指因为网络问题,导致 Redis master 节点跟 slave 节点和 sentinel 集群处于不同的网络分区,因为 sentinel 集群无法感知到 master 的存在,所以将 slave 节点提升为 master 节点,此时存在两个不同的 master 节点。Redis Cluster 集群部署方式同理。

当不同的客户端连接不同的 master 节点时,两个客户端可以同时拥有同一把锁。如下:

结论

Redis 以其高性能著称,但使用其实现分布式锁来解决并发仍存在一些困难。Redis 分布式锁只能作为一种缓解并发的手段,如果要完全解决并发问题,仍需要数据库的防并发手段。

参考文档

https://segmentfault.com/a/1190000039833373

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