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[導讀]談起redis鎖,下面三個,算是出現(xiàn)最多的高頻詞匯:setnxredLockredisson|?setnx其實目前通常所說的setnx命令,并非單指redis的setnxkeyvalue這條命令。一般代指redis中對set命令加上nx參數進行使用,set這個命令,目前已經支持這...

談起redis鎖,下面三個,算是出現(xiàn)最多的高頻詞匯:
  • setnx

  • redLock

  • redisson

|?setnx

其實目前通常所說的setnx命令,并非單指redis的setnx key value這條命令。

一般代指redis中對set命令加上nx參數進行使用, set這個命令,目前已經支持這么多參數可選:

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

當然了,就不在文章中默寫Api了,基礎參數還有不清晰的,可以蹦到官網。

面試熱點Redis分布式鎖,再細說一次

上圖是筆者畫的setnx大致原理,主要依托了它的key不存在才能set成功的特性,進程A拿到鎖,在沒有刪除鎖的Key時,進程B自然獲取鎖就失敗了。那么為什么要使用PX 30000去設置一個超時時間?

是怕程A不講道理啊,鎖沒等釋放呢,萬一崩了,直接原地把鎖帶走了,導致系統(tǒng)中誰也拿不到鎖。

面試熱點Redis分布式鎖,再細說一次

就算這樣,還是不能保證萬無一失。

如果進程A又不講道理,操作鎖內資源超過筆者設置的超時時間,那么就會導致其他進程拿到鎖,等進程A回來了,回手就是把其他進程的鎖刪了,如圖:

面試熱點Redis分布式鎖,再細說一次
還是剛才那張圖,將T5時刻改成了鎖超時,被redis釋放。

進程BT6開開心心拿到鎖不到一會,進程A操作完成,回手一個del,就把鎖釋放了。

進程B操作完成,去釋放鎖的時候(圖中T8時刻):

面試熱點Redis分布式鎖,再細說一次

找不到鎖其實還算好的,萬一T7時刻有個進程C過來加鎖成功,那么進程B就把進程C的鎖釋放了。
以此類推,進程C可能釋放進程D的鎖,進程D....(禁止套娃),具體什么后果就不得而知了。所以在用setnx的時候,key雖然是主要作用,但是value也不能閑著,可以設置一個唯一的客戶端ID,或者用UUID這種隨機數。

當解鎖的時候,先獲取value判斷是否是當前進程加的鎖,再去刪除。偽代碼:

1String?uuid?=?xxxx;
2//?偽代碼,具體實現(xiàn)看項目中用的連接工具
3//?有的提供的方法名為set?有的叫setIfAbsent
4set?Test?uuid?NX?PX?3000
5try{
6//?biz?handle....
7}?finally?{
8????//?unlock
9????if(uuid.equals(redisTool.get('Test')){
10????????redisTool.del('Test');
11????}
12}

這回看起來是不是穩(wěn)了。

相反,這回的問題更明顯了,在finally代碼塊中,get和del并非原子操作,還是有進程安全問題。

面試熱點Redis分布式鎖,再細說一次

為什么有問題還說這么多呢?

第一,搞清劣勢所在,才能更好的完善。第二點,其實上文中最后這段代碼,還是有很多公司在用的。

大小項目悖論:大公司實現(xiàn)規(guī)范,但是小司小項目雖然存在不嚴謹,可并發(fā)倒也不高,出問題的概率和大公司一樣低。-- 魯迅

面試熱點Redis分布式鎖,再細說一次那么刪除鎖的正確姿勢之一,就是可以使用lua腳本,通過redis的eval/evalsha命令來運行:

1-- lua刪除鎖:
2-- KEYS和ARGV分別是以集合方式傳入的參數,對應上文的Test和uuid。
3--?如果對應的value等于傳入的uuid。
4if?redis.call('get',?KEYS[1])?==?ARGV[1]?
5????then?
6????--?執(zhí)行刪除操作
7????????return?redis.call('del',?KEYS[1])?
8????else?
9????--?不成功,返回0
10????????return?0?
11end
通過lua腳本能保證原子性的原因說的通俗一點:就算你在lua里寫出花,執(zhí)行也是一個命令(eval/evalsha)去執(zhí)行的,一條命令沒執(zhí)行完,其他客戶端是看不到的。

那么既然這么麻煩,有沒有比較好的工具呢?就要說到redisson了。介紹redisson之前,筆者簡單解釋一下為什么現(xiàn)在的setnx默認是指set命令帶上nx參數,而不是直接說是setnx這個命令。

因為redis版本在2.6.12之前,set是不支持nx參數的,如果想要完成一個鎖,那么需要兩條命令:

1setnx?Test?uuid
2expire?Test?30
即放入Key和設置有效期,是分開的兩步,理論上會出現(xiàn)1剛執(zhí)行完,程序掛掉,無法保證原子性。但是早在2013年,也就是7年前,Redis就發(fā)布了2.6.12版本,并且官網(set命令頁),也早早就說明了“SETNX, SETEX, PSETEX可能在未來的版本中,會棄用并永久刪除”。

筆者曾閱讀過一位大佬的文章,其中就有一句指導入門者的面試小套路,具體文字忘記了,大概意思如下:

說到redis鎖的時候,可以先從setnx講起,最后慢慢引出set命令的可以加參數,可以體現(xiàn)出自己的知識面。

如果有緣你也閱讀過這篇文章,并且學到了這個套路,作為本文的筆者我要加一句提醒:

請注意你的工作年限!首先回答官網表明即將廢棄的命令,再引出set命令七年前的“新特性”,如果是剛畢業(yè)不久的人這么說,面試官會以為自己穿越了。你套路面試官,面試官也會套路你。-- vt?沃茲基碩德

|?redisson

Redisson是java的redis客戶端之一,提供了一些api方便操作redis。

但是redisson這個客戶端可有點厲害,筆者在官網截了僅僅是一部分的圖:

面試熱點Redis分布式鎖,再細說一次
這個特性列表可以說是太多了,是不是還看到了一些JUC包下面的類名,redisson幫我們搞了分布式的版本,比如AtomicLong,直接用RedissonAtomicLong就行了,連類名都不用去新記,很人性化了。
鎖只是它的冰山一角,并且從它的wiki頁面看到,對主從,哨兵,集群等模式都支持,當然了,單節(jié)點模式肯定是支持的。

本文還是以鎖為主,其他的不過多介紹。

Redisson普通的鎖實現(xiàn)源碼主要是RedissonLock這個類,還沒有看過它源碼的盆友,不妨去瞧一瞧。

源碼中加鎖/釋放鎖操作都是用lua腳本完成的,封裝的非常完善,開箱即用。

這里有個小細節(jié),加鎖使用setnx就能實現(xiàn),也采用lua腳本是不是多此一舉?筆者也非常嚴謹的思考了一下:這么厲害的東西哪能寫廢代碼?

面試熱點Redis分布式鎖,再細說一次其實筆者仔細看了一下,加鎖解鎖的lua腳本考慮的非常全面,其中就包括鎖的重入性,這點可以說是考慮非常周全,我也隨手寫了代碼測試一下:
面試熱點Redis分布式鎖,再細說一次
的確用起來像jdk的ReentrantLock一樣絲滑,那么redisson實現(xiàn)的已經這么完善,redLock又是什么?

|?RedLock

redLock的中文是直譯過來的,就叫紅鎖。紅鎖并非是一個工具,而是redis官方提出的一種分布式鎖的算法。

就在剛剛介紹完的redisson中,就實現(xiàn)了redLock版本的鎖。也就是說除了getLock方法,還有getRedLock方法。

筆者大概畫了一下對紅鎖的理解:

面試熱點Redis分布式鎖,再細說一次
如果你不熟悉redis高可用部署,那么沒關系。redLock算法雖然是需要多個實例,但是這些實例都是獨自部署的,沒有主從關系。
RedLock作者指出,之所以要用獨立的,是避免了redis異步復制造成的鎖丟失,比如:主節(jié)點沒來的及把剛剛set進來這條數據給從節(jié)點,就掛了。

有些人是不是覺得大佬們都是杠精啊,天天就想著極端情況。其實高可用嘛,拼的就是99.999...%?中小數點后面的位數。

回到上面那張簡陋的圖片,紅鎖算法認為,只要(N/2) 1個節(jié)點加鎖成功,那么就認為獲取了鎖, 解鎖時將所有實例解鎖。流程為:

  1. 順序向五個節(jié)點請求加鎖
  2. 根據一定的超時時間來推斷是不是跳過該節(jié)點
  3. 三個節(jié)點加鎖成功并且花費時間小于鎖的有效期
  4. 認定加鎖成功

也就是說,假設鎖30秒過期,三個節(jié)點加鎖花了31秒,自然是加鎖失敗了。

這只是舉個例子,實際上并不應該等每個節(jié)點那么長時間,就像官網所說的那樣,假設有效期是10秒,那么單個redis實例操作超時時間,應該在550毫(注意時間單位)。

還是假設我們設置有效期是30秒,圖中超時了兩個redis節(jié)點。
那么加鎖成功的節(jié)點總共花費了3秒,所以鎖的實際有效期是小于27秒的。即扣除加鎖成功三個實例的3秒,還要扣除等待超時redis實例的總共時間。

看到這,你有可能對這個算法有一些疑問,那么你不是一個人。

回頭看看Redis官網關于紅鎖的描述。

就在這篇描述頁面的最下面,你能看到著名的關于紅鎖的神仙打架事件。

即Martin Kleppmann和antirez的redLock辯論. 一個是很有資歷的分布式架構師,一個是redis之父。

官方掛人,最為致命。

開個玩笑,要是質疑能被官方掛到官網,說明肯定是有價值的。

所以說如果項目里要使用紅鎖,除了紅鎖的介紹,不妨要多看兩篇文章,即:

  1. Martin Kleppmann的質疑貼
  2. antirez的反擊貼

|?總 結

看了這么多,是不是發(fā)現(xiàn)如何實現(xiàn),都不能保證100%的穩(wěn)定。

程序就是這樣,沒有絕對的穩(wěn)定,所以做好人工補償環(huán)節(jié)也是重要的一環(huán),畢竟:

技術不夠,人工來湊~來源 |?https://juejin.cn/post/6844904082860146695

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