redisredis分布式锁

Posted 2023-03-30 王佑辉

目录

• • • • 一、为什么需要分布式锁
      • 二、分布式锁的实现方案
      • 三、redis分布式锁
      • • 3.1 简单实现
        • 3.2 成熟的实现

一、为什么需要分布式锁

• 1.在java单机服务中，jvm内部有一个全局的锁监视器，只有一个线程能获取到锁，可以实现线程之间的互斥
• 2.当有多个java服务时，会有多个jvm，也会有多个锁监视器，这样没办法使得多个jvm之间的线程互斥，所以无法使用jvm内部的锁监视器，也就是synchronized关键字无法用于此场景
• 3.需要在多个jvm外部加一个锁监视器，这样保证不同的jvm的线程保持互斥
• 4.满足分布式系统或者集群模式下多个进程都可见并且互斥的锁
• 5.分布式锁满足的特性：多进程可见、互斥、高可用、高性能、安全
• 6.分布式锁是否可重入
• 7.分布式锁是否公平

二、分布式锁的实现方案

• 1.mysql实现：利用mysql内部的写操作（本身的互斥锁），可以开启一个事务，执行业务，业务执行完之后，提交事务释放锁，当业务出现异常，事务回滚，释放锁。可用性好，性能一般，断开连接也会释放锁，是安全的
• 2.redis实现：利用setnx的互斥命令，当key存在的时候set值会失败，当key不存在的时候才会set成功，删除key之后，锁便能释放。redis集群，可用性得到保障，高性能。给key加上过期时间，即使服务器宕机，redis重启，key到期失效锁也会自动失效，解决安全性问题。key的过期时间也是有讲究的，如果过短，业务还未处理完便释放了锁，会有问题。如果过长，无效的等待时间会变多。
• 3.zookeeper实现：利用节点的唯一性和有序性实现互斥。zookeeper可以集群，可用性好，zookeeper是强一致性，性能上比redis差，节点是临时节点，服务器宕机，节点断开连接会自动释放

三、redis分布式锁

3.1 简单实现

• 1.获取锁：setnx lock thread，lock不存在则设置key，lock存在则设置不了lock
• 2.释放锁：del key，如果服务宕机，没有del key，会导致key一直存在，造成死锁
• 3.设置过期时间：expire lock 10，lock在10秒后自动过期
• 4.若setnx lock thread之后，还没来得及expire lock 10，服务器宕机，仍然会死锁，是用一个set命令保证原子性，即set lock thread ex 10 nx
• 5.获取锁失败会有两种机制，一是继续等待，等到有线程释放锁为止，阻塞式获取，二是非阻塞是获取，如果获取失败，会尝试再获取一次，如果还是失败则立即结束返回结果。阻塞式实现比较麻烦，对cpu也会产生压力
• 6.非阻塞式分布式锁实现过程：尝试获取锁，获取锁成功，执行业务，业务如果超时或者宕机则释放锁，业务执行完毕也会释放锁
• 7.误删锁情况：线程1获取到锁，由于业务处理时间过长，锁超时释放，此时线程2获取到锁，执行业务，业务时间也长，线程1此时业务处理完毕，然后释放了锁，线程3此时拿到锁执行业务，那么此时线程2和线程3的执行业务就是非互斥的，造成并发不安全。
• 8.对于无删除锁情况，锁的value中应该存一份线程的标识（可以用uuid，若是线程的id，集群情况下会发生线程id重复的情况），实现过程：线程1获取到锁，并存入线程标识，获取锁成功，开始执行业务，若业务超时或服务宕机，自动释放锁，若业务执行完毕且没有超时，判断锁标识是否是线程1的，如果是则释放锁
• 9.非原子操作情况：线程1获取到锁，然后处理业务，业务处理完毕，准备释放锁，判断锁标识是否是线程1的，判断是的，开始释放锁，此时线程1阻塞（jvm发生FullGC）,导致redis锁超时释放，GC完毕，线程2获取到锁，开始执行业务，业务时间较长，线程1阻塞结束，释放掉了锁，线程3获取到锁，执行业务，此时线程2和线程3的业务处理产生并发问题。所以需要线程1判断锁标识的操作和释放锁的操作要保证原子性，需要用lua脚本实现
• 10.还有其它问题，例如不可重入，同一个线程无法多次获取同一个锁；不可重试，获取锁只尝试一次就返回false，没有重试机制；超时释放，超时释放可以避免死锁，但业务处理时间过长，导致锁超时释放，会存在安全隐患；主从一致性问题，如果redis提供了主从集群，线程1在主机上设置了锁，主从同步存在延迟，当主机宕机时，从机没有同步到主机上的锁数据，线程2读从机时未发现到锁，线程2也能拿到锁，此时从机被推选为主机，并缓存了线程2的锁，此时线程1和线程2在业务处理上存在并发问题

3.2 成熟的实现

• 1.开源框架redission