redlockphp技巧_面试官问我redis锁怎么实现我一口气和他说了3种方法

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本日就来说说高并发编程中redis分布式锁实现，这里罗列出3种redis实现的分布式锁，并分别比拟解释各自特点。

Redis单实例分布式锁实现一：SETNX实现的分布式锁

setnx用法参考redis官方文档

redlockphp技巧_面试官问我redis锁怎么实现我一口气和他说了3种方法

语法

SETNX key value

redlockphp技巧_面试官问我redis锁怎么实现我一口气和他说了3种方法

（图片来自网络侵删）

将key设置值为value，如果key不存在，这种情形下等同SET命令。
当key存在时，什么也不做。
SETNX是”SET if Not eXists”的简写。

返回值：

1 设置key成功0 设置key失落败加锁步骤SETNX lock.foo <current Unix time + lock timeout + 1>如果客户端得到锁，SETNX返回1，加锁成功。
如果SETNX返回0，那么该键已经被其他的客户端锁定。
接上一步，SETNX返回0加锁失落败，此时，调用GET lock.foo获取韶光戳检讨该锁是否已经由期：若旧的韶光戳已过期，则表示加锁成功。
若旧的韶光戳还未过期（解释被其他客户端抢去并设置了韶光戳），代表加锁失落败，须要等待重试。
如果没有过期，则休眠一会重试。
如果已经由期，则可以获取该锁。
详细的：调用GETSET lock.foo <current Unix timestamp + lock timeout + 1>基于当前韶光设置新的过期韶光。
把稳: 这里设置的时候由于在SETNX与GETSET之间有个窗口期，在这期间锁可能已被其他客户端抢去，以是这里须要判断GETSET的返回值，它的返回值是SET之前旧的韶光戳：解锁步骤

解锁相对大略，只需GET lock.foo韶光戳，判断是否过期，过期就调用删除DEL lock.foo

实现二：SET实现的分布式锁

set用法参考官方文档

语法

SET key value [EX seconds|PX milliseconds] [NX|XX]

将键key设定为指定的“字符串”值。
如果 key 已经保存了一个值，那么这个操作会直接覆盖原来的值，并且忽略原始类型。
当set命令实行成功之后，之前设置的过期韶光都将失落效。

从2.6.12版本开始，redis为SET命令增加了一系列选项:

EX seconds – Set the specified expire time, in seconds.PX milliseconds – Set the specified expire time, in milliseconds.NX – Only set the key if it does not already exist.XX – Only set the key if it already exist.EX seconds – 设置键key的过期韶光，单位时秒PX milliseconds – 设置键key的过期韶光，单位是毫秒NX – 只有键key不存在的时候才会设置key的值XX – 只有键key存在的时候才会设置key的值

版本>= 6.0

KEEPTTL -- 保持 key 之前的有效韶光TTL加锁步骤

一条命令即可加锁: SET resource_name my_random_value NX PX 30000

The command will set the key only if it does not already exist (NX option), with an expire of 30000 milliseconds (PX option). The key is set to a value “myrandomvalue”. This value must be unique across all clients and all lock requests.

这个命令只有当key 对应的键不存在resource_name时（NX选项的浸染）才生效，同时设置30000毫秒的超时，成功设置其值为my_random_value，这是个在所有redis客户端加锁要求中全局唯一的随机值。

解锁步骤

解锁时须要确保my_random_value和加锁的时候同等。
下面的Lua脚本可以完成

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

这段Lua脚本在实行的时候要把前面的my_random_value作为ARGV[1]的值传进去，把resource_name作为KEYS[1]的值传进去。
开释锁实在包含三步操作：’GET’、判断和’DEL’，用Lua脚本来实现能担保这三步的原子性。

Redis集群分布式锁

实现三：Redlock

前面两种分布式锁的实现都是针对单redis master实例，既不是有互为备份的slave节点也不是多master集群，如果是redis集群，每个redis master节点都是独立存储，这种场景用前面两种加锁策略有锁的安全性问题。

比如下面这种场景：

客户端1从Master获取了锁。
Master宕机了，存储锁的key还没有来得及同步到Slave上。
Slave升级为Master。
客户端2重新的Master获取到了对应同一个资源的锁。
于是，客户端1和客户端2同时持有了同一个资源的锁。
锁的安全性被冲破。
针对这种多redis做事实例的场景，redis作者antirez设计了Redlock （Distributed locks with Redis）算法，便是我们接下来先容的。
加锁步骤
集群加锁的总体思想是考试测验锁住所有节点，当有一半以上节点被锁住就代表加锁成功。
集群支配你的数据可能保存在任何一个redis做事节点上，一旦加锁必须确保集群内任意节点被锁住，否则也就失落去了加锁的意义。
详细的：
获取当前韶光（毫秒数）。
按顺序依次向N个Redis节点实行获取锁的操作。
这个获取操作跟前面基于单Redis节点的获取锁的过程相同，包含随机字符串my_random_value，也包含过期韶光(比如PX 30000，即锁的有效韶光)。
为了担保在某个Redis节点不可用的时候算法能够连续运行，这个获取锁的操作还有一个超时时间(time out)，它要远小于锁的有效韶光（几十毫秒量级）。
客户端在向某个Redis节点获取锁失落败往后，该当立即考试测验下一个Redis节点。
这里的失落败，该当包含任何类型的失落败，比如该Redis节点不可用，或者该Redis节点上的锁已经被其它客户端持有（注：Redlock原文中这里只提到了Redis节点不可用的情形，但也该当包含其它的失落败情形）。
打算全体获取锁的过程统共花费了多永劫光，打算方法是用当前韶光减去第1步记录的韶光。
如果客户端从大多数Redis节点（>= N/2+1）成功获取到了锁，并且获取锁统共花费的韶光没有超过锁的有效韶光(lock validity time)，那么这时客户端才认为终极获取锁成功；否则，认为终极获取锁失落败。
如果终极获取锁成功了，那么这个锁的有效韶光该当重新打算，它即是最初的锁的有效韶光减去第3步打算出来的获取锁花费的韶光。
如果终极获取锁失落败了（可能由于获取到锁的Redis节点个数少于N/2+1，或者全体获取锁的过程花费的韶光超过了锁的最初有效韶光），那么客户端该当立即向所有Redis节点发起开释锁的操作（即前面先容的Redis Lua脚本）。
我们接着讲
解锁步骤
客户端向所有Redis节点发起开释锁的操作，不管这些节点当时在获取锁的时候成功与否。
算法实现
上面描述的算法已经有现成的实现，各种措辞版本。
Redlock-rb (Ruby implementation). There is also a fork of Redlock-rb that adds a gem for easy distribution and perhaps more.Redlock-py (Python implementation).Aioredlock (Asyncio Python implementation).Redlock-php (PHP implementation).PHPRedisMutex (further PHP implementation)cheprasov/php-redis-lock (PHP library for locks)Redsync (Go implementation).Redisson (Java implementation).Redis::DistLock (Perl implementation).Redlock-cpp (C++ implementation).Redlock-cs (C#/.NET implementation).RedLock.net (C#/.NET implementation). Includes async and lock extension support.ScarletLock (C# .NET implementation with configurable datastore)Redlock4Net (C# .NET implementation)node-redlock (NodeJS implementation). Includes support for lock extension.比如我用的C++实现
源码在这 https://github.com/jacket-code/redlock-cpp
创建分布式锁管理类CRedLock
CRedLockdlm=newCRedLock();dlm->AddServerUrl("127.0.0.1",5005);dlm->AddServerUrl("127.0.0.1",5006);dlm->AddServerUrl("127.0.0.1",5007);加锁并设置超时时间
CLockmy_lock;boolflag=dlm->Lock("my_resource_name",1000,my_lock);加锁并保持直到开释
CLockmy_lock;boolflag=dlm->ContinueLock("my_resource_name",1000,my_lock);
my_resource_name是加锁标识；1000是锁的有效期，单位毫秒。
加锁失落败返回false，加锁成功返回Lock构造如下
classCLock{public: intm_validityTime;=>9897.3020019531// 当前锁可以存活的韶光, 毫秒 sdsm_resource;=>my_resource_name// 要锁住的资源名称 sdsm_val;=>53771bfa1e775// 锁住资源的进程随机名字};解锁
dlm->Unlock(my_lock);
总结
综上所述，三种实现办法。
单redis实例场景，分布式锁实现一和实现二都可以，实现二更简洁推举用实现二，用实现三也可以，但是实现三对单实例场景有点繁芜略显笨重。
多redis实例场景推举用实现三最安全，不过实现三也不是完美无瑕，也有针对这种算法毛病的谈论（节点宕机同步时延、韶光同步假设），大家还须要根据自身业务场景灵巧选择或定制实现自己的分布式锁。
参考
https://redis.io/topics/distlock
https://martin.kleppmann.com/2016/02/08/how-to-do-distributed-locking.html
http://zhangtielei.com/posts/blog-redlock-reasoning.html
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标签：韶光 redis