Redis分布式锁
来源:互联网 发布:昊海软件 编辑:程序博客网 时间:2024/06/05 04:12
最近在学习Redis 过程中,了解到redis的可以作为分布式锁的使用,这里学习记录下。
一、背景介绍:
在很多互联网产品应用中,有些场景需要加锁处理,比如:秒杀,全局递增ID,楼层生成等等。大部分的解决方案是基于DB实现的,Redis为单进程单线程模式,采用队列模式将并发访问变成串行访问,且多客户端对redis的连接并不存在竞争关系。其次Redis提供一些命令SETNX,GETSET,可以方便实现分布式锁机制。
二、使用分布式锁需要满足的几个条件
1.系统是一个分布式系统(关键是分布式,单机的可以使用ReentrantLock或者synchonized代码快来实现)
2.共享资源(各个系统访问同一资源,资源的载体可能是传统关系数据库或者NoSQL)
3.同步访问(即有很多歌进程同时访问一个共享资源。没有同步访问,就不会存在竞争关系)
三、实现方式
1、使用setnx命令实现
redis提供了丰富的可操作命令,首先我们来看下下面几个命令
(1) setnx 命令 (SET IF NOT EXISTS):
语法:
SETNX key value
功能:
当且仅当 key 不存在,将 key 的值设为 value ,并返回1;若给定的 key 已经存在,则 SETNX 不做任何动作,并返回0。
(2) GET命令
语法:
GET key
功能:
返回 key 所关联的字符串值,如果 key 不存在那么返回特殊值 nil 。
(3) DEL命令
DEL key (KEY ..)
功能:
删除给定的一个或多个 key ,不存在的 key 会被忽略。
加锁实现
SETNX 可以直接加锁操作,比如说对某个关键词foo加锁,客户端可以尝试
SETNX foo.lock <current unix time>
如果返回1,表示客户端已经获取锁,可以往下操作,操作完成后,通过
DEL foo.lock
命令来释放锁。
如果返回0,说明foo已经被其他客户端上锁,如果锁是非堵塞的,可以选择返回调用。如果是堵塞调用调用,就需要进入以下个重试循环,直至成功获得锁或者重试超时。理想是美好的,现实是残酷的。仅仅使用SETNX加锁带有竞争条件的,在某些特定的情况会造成死锁错误。
2、使用inrr 命令
INCR key
将 key
中储存的数字值增一。
如果 key
不存在,那么 key
的值会先被初始化为 0
,然后再执行 INCR 操作。
如果值包含错误的类型,或字符串类型的值不能表示为数字,那么返回一个错误。
四、解决死锁
在上面的处理方式中,如果获取锁的客户端端执行时间过长,进程被kill掉,或者因为其他异常崩溃,导致无法释放锁,就会造成死锁。所以,需要对加锁要做时效性检测。因此,我们在加锁时,把当前时间戳作为value存入此锁中,通过当前时间戳和Redis中的时间戳进行对比,如果超过一定差值,认为锁已经时效,防止锁无限期的锁下去,但是,在大并发情况,如果同时检测锁失效,并简单粗暴的删除死锁,再通过SETNX上锁,可能会导致竞争条件的产生,即多个客户端同时获取锁。
C1获取锁,并崩溃。C2和C3调用SETNX上锁返回0后,获得foo.lock的时间戳,通过比对时间戳,发现锁超时。
C2 向foo.lock发送DEL命令。
C2 向foo.lock发送SETNX获取锁。
C3 向foo.lock发送DEL命令,此时C3发送DEL时,其实DEL掉的是C2的锁。
C3 向foo.lock发送SETNX获取锁。
此时C2和C3都获取了锁,产生竞争条件,如果在更高并发的情况,可能会有更多客户端获取锁。所以,DEL锁的操作,不能直接使用在锁超时的情况下,幸好我们有GETSET方法,假设我们现在有另外一个客户端C4,看看如何使用GETSET方式,避免这种情况产生。
C1获取锁,并崩溃。C2和C3调用SETNX上锁返回0后,调用GET命令获得foo.lock的时间戳T1,通过比对时间戳,发现锁超时。
C4 向foo.lock发送GESET命令,
GETSET foo.lock <current unix time>
并得到foo.lock中老的时间戳T2
五、代码实现
(1) 使用setnx命令实现
public class setnxLockDemo { private StopWatch stopWatch = new StopWatch(); private int tryLockCount = 0; private String key; private int maxLockSeconds; private static final String KEY = "inrr.test"; private static final String ip = "xxxxxx"; private static final int port = 6379; private static final int timeOut = 2000; /** * 适用于: * 任务处理时长在 百毫秒级 <p> * 重试获取锁的间隔在 十毫秒级 <p> * * @param key * @param maxLockSeconds 防止客户端挂掉,无法自己手动释放锁的时候,锁自动失效时间。 * 这个值应该设置的大些,让它在客户端正常运行的时都手动释放,而不是远程自动释放。 */ public setnxLockDemo(String key, int maxLockSeconds) { this.key = key; this.maxLockSeconds = maxLockSeconds; } public void lock() { if (stopWatch.isStarted()) { throw new IllegalStateException("未拿到锁,该方法已被调用"); } while (true) { if (setnx(key) == 1L) { stopWatch.start(); // 本地时间要比远程时间先计 expire(key, maxLockSeconds); return; } else { try { Thread.sleep(RandomUtils.nextInt(15, 50)); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } /** * 如果本地计时器发现一秒内远程会自动释放锁,这个方法就不执行任何操作了 */ public void unlock() { if (stopWatch.getTime() / 1000L < maxLockSeconds) { CodisConnector.del(key); } } public static long setnx(String key) { //此处假设已经拿到配置 JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig(); JedisPool pool = new JedisPool(config, ip, port, timeOut); Jedis jedis = pool.getResource(); try { return jedis.setnx(key,"1"); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { jedis.close(); } return -1L; } public static void expire(String key, int second) { //此处假设已经拿到配置 JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig(); JedisPool pool = new JedisPool(config, ip, port, timeOut); Jedis jedis = pool.getResource(); try { jedis.expire(key, second); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { jedis.close(); } } public static long del(String key) { Jedis jedis = pool.getResource(); try { return jedis.del(key); } catch (Exception e) { logger.error("codis异常:", e); } finally { jedis.close(); } return 0; } public static long del(String key) { Jedis jedis = pool.getResource(); try { return jedis.del(key); } catch (Exception e) { logger.error("codis异常:", e); } finally { jedis.close(); } return 0; }}
(2) 使用inrr命令实现
public class InrrLockDemo { private static final String KEY = "inrr.test"; private static final String ip = "xxxxxx"; private static final int port = 6379; private static final int timeOut = 2000; /** * incr * 根据key查找 判断是否存在 若不存在即设置为0+1 可以拿到锁,其他情况均得不到锁, *外部调用可以根据boolean值得判断是否拿到锁 */ public static boolean inrrLock() { Date now = new Date(); SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd"); String date = sdf.format(now); String cacheKey = String.format(KEY, date); long i = incr(cacheKey); //根据场景选择设置锁存在时间 expire(cacheKey, 3600 * 24); return i == 1L; } public static long incr(String key) { //此处假设已经拿到配置 JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig(); JedisPool pool = new JedisPool(config, ip, port, timeOut); Jedis jedis = pool.getResource(); try { return jedis.incr(key); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { jedis.close(); } return -1L; } public static void expire(String key, int second) { //此处假设已经拿到配置 JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig(); JedisPool pool = new JedisPool(config, ip, port, timeOut); Jedis jedis = pool.getResource(); try { jedis.expire(key, second); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { jedis.close(); } }}
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