Redis的锁

Stella981
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分布式与集群

什么是锁

  • 在单进程的系统中,当存在多个线程可以同时改变某个变量(可变共享变量)时,就需要对变量或代码块做同步,使其在修改这种变量时能够线性执行消除并发修改变量。

  • 而同步的本质是通过锁来实现的。为了实现多个线程在一个时刻同一个代码块只能有一个线程可执行,那么需要在某个地方做个标记,这个标记必须每个线程都能看到,当标记不存在时可以设置该标记,其余后续线程发现已经有标记了则等待拥有标记的线程结束同步代码块取消标记后再去尝试设置标记。这个标记可以理解为锁。

  • 不同地方实现锁的方式也不一样,只要能满足所有线程都能看得到标记即可。如java中synchronize是在对象头设置标记,Lock接口的实现类基本上都只是某一个volitile修饰的int型变量其保证灭个线程都能拥有对该int的可见性和原子修改,linux内核中也是利用互斥量或信号量等内存数据做标记。

  • 除了利用内存数据做锁其实任何互斥的都能做锁(只考虑互斥情况),如流水表中流水号与时间结合做幂等校验可以看作是一个不会释放的锁,或者使用某个文件是否存在作为锁等。只需要满足在对标记进行修改能保证原子性和内存可见性即可。

    分布式锁 当在分布式模型下,数据只有一份(或有限制),此时需要利用锁的技术控制某一时刻修改数据的进程数。 与单机模式下的锁不仅需要保证进程可见,还需要考虑进程与锁之间的网络问题。(我觉得分布式情况下之所以问题变得复杂,主要就是需要考虑到网络的延时和不可靠。。。一个大坑)

    分布式锁还是可以将标记存在内存,只是该内存不是某个进程分配的内存而是公共内存如Redis、Memcache。至于利用数据库、文件等做锁与单机的实现是一样的,只要保证标记能互斥就行。

单机Redis锁

一般情况下直接用setnx加expire就够了,但从安全性的角度看还是存在一下几个问题:

  1. 单点问题。单机Redis只在单机上,如果单机down了,那么所有需要用分布式锁的地方均获取不到锁,全部阻塞。需要做好降级的处理。
  2. 可能出现多进程同时拥有锁。

Redlock

Redlock是Redis的作者antirez给出的集群模式的Redis分布式锁,它基于N个完全独立的Redis节点(通常情况下N可以设置成5)。

步骤

Redis的锁

  1. 获取当前时间(毫秒数)。
  2. 按顺序依次向N个Redis节点执行获取锁的操作。获取锁的操作与单机锁一样。
  3. 如果获取锁成功的节点数>=N/2+1,则再计算获取锁的时间有没有超过锁过期时间(可考虑设置一个必须留多长的时间给代码块执行),如果超过了则认为取锁失败。
  4. 如果取锁失败则应该对所有节点进行释放锁的操作。

优化

当有5个节点,某次上锁对a,b,c三个节点上锁成功,而后c马上down了,此时还没通过AOF或RDB写入磁盘。而后c又马上恢复,此时c没有上锁数据,因此此时可能出现c,d,e三个节点被别的进程上锁。所以在节点恢复时应该延时起码一个锁的过期时间。

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