分布式锁以及基于Redis的实现

使用场景

在某些场景中,多个进程必须以互斥的方式独占共享资源,这时用分布式锁是最直接有效的。

分布式锁需满足四个条件

分布式锁需满足四个条件
为了确保分布式锁可用,我们至少要确保锁的实现同时满足以下四个条件:

  • 互斥性。在任意时刻,只有一个客户端能持有锁。
  • 不会发生死锁。即使有一个客户端在持有锁的期间崩溃而没有主动解锁,也能保证后续其他客户端能加锁。
  • 解铃还须系铃人。加锁和解锁必须是同一个客户端,客户端自己不能把别人加的锁给解了,即不能误解锁。
  • 具有容错性。只要大多数节点正常运行,客户端就能够获取和释放锁。

常见分布式方案

常见分布式锁方案对比

分类 方案 实现原理 优点 缺点
基于数据库 基于mysql 表唯一索引 1.表增加唯一索引2.加锁:执行insert语句,若报错,则表明加锁失败3.解锁:执行delete语句 完全利用DB现有能力,实现简单 1.锁无超时自动失效机制,有死锁风险2.不支持锁重入,不支持阻塞等待3.操作数据库开销大,性能不高
基于数据库 基于MongoDB findAndModify原子操作 1.加锁:执行findAndModify原子命令查找document,若不存在则新增2.解锁:删除document 实现也很容易,较基于MySQL唯一索引的方案,性能要好很多 1.大部分公司数据库用MySQL,可能缺乏相应的MongoDB运维、开发人员2.锁无超时自动失效机制
基于分布式协调系统 基于ZooKeeper 1.加锁:在/lock目录下创建临时有序节点,判断创建的节点序号是最小。若是,则表示获取到锁;否则watch /lock目录下序号比自身小的前一个节点2.解锁:删除节点 1.由zk保障系统高可用2.Curator框架已原生支持系列分布式锁命令,使用简单 需单独维护一套zk集群,维保成本高
基于缓存 基于redis命令 1. 加锁:执行setnx,若成功再执行expire添加过期时间2. 解锁:执行delete命令 实现简单,相比数据库和分布式系统的实现,该方案最轻,性能最好 1.setnx和expire分2步执行,非原子操作;若setnx执行成功,但expire执行失败,就可能出现死锁2.delete命令存在误删除非当前线程持有的锁的可能3.不支持阻塞等待、不可重入
基于缓存 基于redis Lua脚本能力 (见附) 同上;实现逻辑上也更严谨,除了单点问题,生产环境采用用这种方案,问题也不大。 不支持锁重入,不支持阻塞等待

附lua 脚本

加锁脚本:

1. 加锁:执行 SET lock_name random_value EX seconds NX 命令

解锁脚本:

random_value 
-- ARGV[1]为random_value,  KEYS[1]为lock_name
if redis.call("get", KEYS[1]) == ARGV[1] then
    return redis.call("del",KEYS[1])
else
    return 0
end

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