原來大廠Redis分布式鎖都這么設(shè)計(jì)的!

作者：JavaEdge 2021-02-02 16:37:25

存儲(chǔ)

存儲(chǔ)軟件

分布式

Redis 常用的即 synchronize 或 Lock 等 JDK 自帶的鎖，只能鎖住當(dāng)前進(jìn)程，僅適用于單體架構(gòu)服務(wù)。而在分布式多服務(wù)實(shí)例場(chǎng)景下必須使用分布式鎖。

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1 本地鎖

常用的即 synchronize 或 Lock 等 JDK 自帶的鎖，只能鎖住當(dāng)前進(jìn)程，僅適用于單體架構(gòu)服務(wù)。而在分布式多服務(wù)實(shí)例場(chǎng)景下必須使用分布式鎖。

2 分布式鎖

2.1 分布式鎖的原理

廁所占坑理論

可同時(shí)去一個(gè)地方“占坑”：

• 占到，就執(zhí)行邏輯
• 否則等待，直到釋放鎖

可通過自旋方式自旋

“占坑”可以去Redis、DB、任何所有服務(wù)都能訪問的地方。

2.2 分布式鎖演進(jìn)

階段一

  
 
 
 

   
  
  
  
// 占分布式鎖，去redis占坑 
   
  
  
  
Boolean lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", "111"); 
   
  
  
  
if(lock) { 
   
  
  
  
  //加鎖成功... 執(zhí)行業(yè)務(wù) 
   
  
  
  
  Map> dataFromDb = getDataFromDb(); 
   
  
  
  
  redisTemplate . delete( key: "lock");//fH?ti 
   
  
  
  
  return dataF romDb ; 
   
  
  
  
} else { 
   
  
  
  
  // 加鎖失敗，重試。synchronized() 
   
  
  
  
  // 休眠100ms重試 
   
  
  
  
  // 自旋 
   
  
  
  
  return getCatalogJsonFromDbwithRedisLock(); 
   
  
  
  
} 
  
 
 
 

問題場(chǎng)景

setnx占好了坑，但是業(yè)務(wù)代碼異?；虺绦蛟趫?zhí)行過程中宕機(jī)，即沒有執(zhí)行成功刪除鎖邏輯，導(dǎo)致死鎖

解決方案：設(shè)置鎖的自動(dòng)過期，即使沒有刪除，會(huì)自動(dòng)刪除。

階段二

  
 
 
 

   
  
  
  
// 1. 占分布式鎖，去redis占坑 
   
  
  
  
Boolean lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent( "lock", "110") 
   
  
  
  
if(lock) { 
   
  
  
  
  // 加鎖成功...執(zhí)行業(yè)務(wù) 
   
  
  
  
   
   
  
  
  
  // 突然斷電 
   
  
  
  
   
   
  
  
  
  // 2. 設(shè)置過期時(shí)間 
   
  
  
  
  redisTemplate.expire("lock", timeout: 30, TimeUnit.SECONDS) ; 
   
  
  
  
  Map> dataFromDb = getDataFromDb(); 
   
  
  
  
  //刪除鎖 
   
  
  
  
  redisTemplate. delete( key; "lock"); 
   
  
  
  
  return dataFromDb; 
   
  
  
  
} else { 
   
  
  
  
  // 加鎖失敗...重試。synchronized () 
   
  
  
  
  // 休眠100ms重試 
   
  
  
  
  // 自旋的方式 
   
  
  
  
  return getCatalogJsonF romDbWithRedisLock(); 
   
  
  
  
} 
  
 
 
 

問題場(chǎng)景

setnx設(shè)置好，正要去設(shè)置過期時(shí)間，宕機(jī)，又死鎖

解決方案：設(shè)置過期時(shí)間和占位必須是原子操作。redis支持使用setNxEx命令

階段三

  
 
 
 

   
  
  
  
// 1. 分布式鎖占坑 
   
  
  
  
Boolean lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", "110", 300, TimeUnit.SECONDS); 
   
  
  
  
if(lock)( 
   
  
  
  
  // 加鎖成功，執(zhí)行業(yè)務(wù) 
   
  
  
  
   
   
  
  
  
  // 2. 設(shè)置過期時(shí)間，必須和加鎖一起作為原子性操作 
   
  
  
  
  // redisTemplate. expire( "lock", з0, TimeUnit.SECONDS); 
   
  
  
  
  Map> dataFromDb = getDataFromDb(); 
   
  
  
  
  // 刪除鎖 
   
  
  
  
  redisTemplate.delete( key: "lock") 
   
  
  
  
  return dataFromDb; 
   
  
  
  
else { 
   
  
  
  
  // 加鎖失敗，重試 
   
  
  
  
  // 休眠100ms重試 
   
  
  
  
  // 自旋 
   
  
  
  
  return getCatalogJsonFromDbithRedislock() 
   
  
  
  
} 
  
 
 
 

階段四

已經(jīng)拿到了 lockvalue ，有了 UUID，但是過期了現(xiàn)在!其他人拿到所鎖設(shè)置了新值，于是 if 后將別人的鎖刪了!!也就是刪除鎖不是原子操作。

  
 
 
 

   
  
  
  
Map> dataFromDb = getDataFromDb(); 
   
  
  
  
String lockValue = redisTemplate.opsForValue().get("lock"); 
   
  
  
  
if(uuid.equals(lockValue)) { 
   
  
  
  
  // 刪除我自己的鎖 
   
  
  
  
  redisTemplate.delete("lock"); 
   
  
  
  
} 
  
 
 
 

問題場(chǎng)景

• 如果正好判斷是當(dāng)前值，正要?jiǎng)h除鎖時(shí)，鎖已過期，別人已設(shè)置成功新值。那刪除的就是別人的鎖
• 解決方案

刪除鎖必須保證原子性。使用redis+Lua腳本。

階段五

確保加鎖/解鎖都是原子操作

  
 
 
 

   
  
  
  
String script =  
   
  
  
  
  "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1]  
   
  
  
  
    then return redis.call('del', KEYS[1])  
   
  
  
  
  else  
   
  
  
  
    return 0  
   
  
  
  
  end"; 
  
 
 
 

保證加鎖【占位+過期時(shí)間】和刪除鎖【判斷+刪除】的原子性。更難的事情，鎖的自動(dòng)續(xù)期。

總結(jié)

其實(shí)更麻煩的事情，還有鎖的自動(dòng)續(xù)期。所以不管是大廠還是中小型公司，我們都是直接選擇解決了這些問題的 Redisson!不重復(fù)造輪子，但也要知道該框架到底解決了哪些問題，方便我們遇到問題時(shí)也能快速排查定位。

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