Redis分布式锁抽丝剥茧

作者： 小码甲 2021-06-16 07:56:21存储存储软件分布式Redis 最近首度应用”分布式锁”，现在想想，分布式锁不是孤立的技能点，这其实就是跨主机的线程同步。

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分布式锁是”线程同步”的延续

最近首度应用”分布式锁”，现在想想，分布式锁不是孤立的技能点，这其实就是跨主机的线程同步。

进程内跨进程跨主机
Lock/Monitor、SemaphoreSlimMetux、Semaphore分布式锁
用户态线程安全内核态线程安全

单机服务器可以通过共享某堆内存来标记上锁/解锁，线程同步说到底是建立在单机操作系统的用户态/内核态对共享内存的访问控制。

而分布式服务器不是在同一台机器上：跨主机，因此需要将锁标记存储在所有机器进程都能看到的地方。

在开发很多业务场景会使用到锁，例如库存控制，抽奖等。

例如库存只剩1个商品，有三个用户同时打算购买，谁先购买库存立即清零，不能让其他二人也购买成功。

解读分布式锁

我们常说的线程安全、线程同步方案，包括此次的分布式锁都是基于

“多线程/多进程对特定资源同时有更新操作”。

基本考量

1.分布式系统，一个锁在同一时间只能被一个服务器获取 (这是分布式锁的基础)

2.具备锁失效机制，防止死锁 (防止某些意外，锁没有得到释放，别人也无法得到锁)

Redis SET resource-name anystring NX EX max-lock-time

是一种最简单的分布式锁实现方案。

SET 命令支持多个参数：

EX seconds– 设置过期时间(s)NX — 如果key不存在，则设置 ……

因为SET命令参数可以替代SETNX，SETEX，GETSET，这些命令在未来可能被废弃。

上面的命令返回OK(或经过重试)，客户端就获取到这个锁;

使用DEL命令解锁;到达超时时间会自动释放锁。

在解锁时，增加一些设计，让系统更加健壮：

3.不要使用固定的String值作为锁标记值，而是使用一个不易被猜中的随机值， 业内称为token

4.不使用DEL命令释放锁，而是发送script去移除key

第3、4点是为了解决 ：“锁提前过期，客户端A还没有执行完，然后客户端B获取了锁，这时客户端A执行完了，会不会在删锁的时候把B的锁给删掉” — 4是3技术上的推荐实现。

脚本如下：

    ifredis.call("get",KEYS1]==ARGV[1])thenreturnredis.call("DEL",KEYS[1])elsereturn0end

下面使用StackExchange.Redis 写了基于以上考量的代码示例：

    ///<summary>///Acquiresthelock.///</summary>///<paramname="key"></param>///<paramname="token">随机值</param>///<paramname="expireSecond"></param>///<paramname="waitLockSeconds">非阻塞锁</param>staticboolLock(stringkey,stringtoken,intexpireSecond=10,doublewaitLockSeconds=0){varwaitIntervalMs=50;boolisLock;DateTimebegin=DateTime.Now;do{isLock=Connection.GetDatabase().StringSet(key,token,TimeSpan.FromSeconds(expireSecond),When.NotExists);if(isLock)returntrue;//不等待锁则返回if(waitLockSeconds==0)break;//超过等待时间，则不再等待if((DateTime.Now-begin).TotalSeconds>=waitLockSeconds)break;Thread.Sleep(waitIntervalMs);}while(!isLock);returnfalse;}///<summary>///Releasesthelock.///</summary>///<returns><c>true</c>,iflockwasreleased,<c>false</c>otherwise.</returns>///<paramname="key">Key.</param>///<paramname="value">value</param>staticboolUnLock(stringkey,stringvalue){stringlua_script=@"if(redis.call('GET',KEYS[1])==ARGV[1])thenredis.call('DEL',KEYS[1])returntrueelsereturnfalseend";try{varres=Connection.GetDatabase().ScriptEvaluate(lua_script,newRedisKey[]{key},newRedisValue[]{value});return(bool)res;}catch(Exceptionex){Console.WriteLine($"ReleaseLocklockfail...{ex.Message}");returnfalse;}}privatestaticLazy<ConnectionMultiplexer>lazyConnection=newLazy<ConnectionMultiplexer>(()=>{ConfigurationOptionsconfiguration=newConfigurationOptions{AbortOnConnectFail=false,ConnectTimeout=5000,};configuration.EndPoints.Add("10.100.219.9",6379);returnConnectionMultiplexer.Connect(configuration.ToString());});publicstaticConnectionMultiplexerConnection=>lazyConnection.Value;

以上代码新增了第五点考量：

5. 为避免无限制抢锁，增加了非阻塞锁：轮询_s等待锁，未等到则不再抢锁

使用方式：

下面并行开启三个任务，同时减少库存：

    staticvoidMain(string[]args){//尝试并行执行3个任务Parallel.For(0,3,x=>{stringtoken=$"loki:{x}";boolisLocked=Lock("loki",token,5,10);if(isLocked){Console.WriteLine($"{token}beginreducestocks(withlock)at{DateTime.Now}.");Thread.Sleep(1000);Console.WriteLine($"{token}releaselock{UnLock("loki",token)}at{DateTime.Now}.");}else{Console.WriteLine($"{token}beginreducestocksat{DateTime.Now}.");}});}

可以看到三个并行任务依次获取/释放锁

输出总结

本文从基础的线程安全、线程同步，认识到分布式锁是跨主机的资源线程/进程同步方案， 以步步为营的风格 演示了RedisSET命令做分布式锁的设计考量，好记性不如烂笔头。