Redis分布式鎖實(shí)現(xiàn)方式及超時(shí)問(wèn)題解決
一 前言
redis在分布式應(yīng)用十分廣泛,本篇文章也是互聯(lián)網(wǎng)面試的重點(diǎn)內(nèi)容,讀者至少需要知道為什么需要分布式鎖,分布式鎖的實(shí)現(xiàn)原理,分布式鎖的應(yīng)用場(chǎng)景,在使用分布式鎖時(shí)遇到哪些問(wèn)題?你是如何解決的,如果讀者能掌握以上問(wèn)題,那么關(guān)于這道面試題,你也就基本過(guò)關(guān)了;
二 分布式鎖的產(chǎn)生背景
分布式鎖對(duì)應(yīng)的是多個(gè)應(yīng)用,每個(gè)應(yīng)用中都可能會(huì)處理相同的數(shù)據(jù),如果多個(gè)應(yīng)用對(duì)用一個(gè)操作進(jìn)行了重復(fù)操作,就會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致,數(shù)據(jù)重復(fù)問(wèn)題,于是分布式鎖應(yīng)用而生,通常你可以理解為多線程中的synchronized
三 分布式鎖的應(yīng)用場(chǎng)景
多臺(tái)機(jī)器都能執(zhí)行某個(gè)任務(wù),如果限制任務(wù)每次只能被一臺(tái)機(jī)器執(zhí)行,不能重復(fù)執(zhí)行,就可以用分布式鎖來(lái)做標(biāo)記秒殺場(chǎng)景,要求并發(fā)量很高,那么同一件商品只能被一個(gè)用戶(hù)搶到,就可以使用分布式鎖實(shí)現(xiàn)比較敏感的數(shù)據(jù)比如金額修改,同一時(shí)間只能有一個(gè)人操作,如果2個(gè)人同時(shí)修改金額,一個(gè)加一個(gè)減金額,為了防止同時(shí)操作造成數(shù)據(jù)不一致,就可以使用分布式鎖實(shí)現(xiàn)
四 分布式鎖的實(shí)現(xiàn)
4.1 分布式鎖的實(shí)現(xiàn)方式
- 基于數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)分布式鎖
- 基于緩存(redis,memcached,tair)實(shí)現(xiàn)分布式鎖
- 基于Zookeeper實(shí)現(xiàn)分布式鎖
4.2 分布式鎖使用原理
每個(gè)應(yīng)用對(duì)敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行操作時(shí)都需要向獲取一個(gè)鎖,持有鎖的應(yīng)用才能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作,保證在同一時(shí)間內(nèi)只有一臺(tái)應(yīng)用能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作;
4.3 分布式鎖實(shí)現(xiàn)過(guò)程
基本實(shí)現(xiàn)思路:
redis分布式實(shí)現(xiàn)是基于 命令setnx key value , 其意指 若該鍵不存在則創(chuàng)建鍵,這就保證了redis中只有一個(gè)該鍵,故應(yīng)用誰(shuí)先獲得該鍵,誰(shuí)就拿到了鎖的權(quán)限;然后業(yè)務(wù)邏輯執(zhí)行完畢則需要使用 del key 刪除鍵,表示釋放鎖;
出現(xiàn)了問(wèn)題:
如果一臺(tái)業(yè)務(wù)邏輯執(zhí)行完畢,程序出現(xiàn)異常,則鎖會(huì)一直存在,沒(méi)有得到釋放,其它應(yīng)用就會(huì)無(wú)法獲得鎖,此時(shí)就會(huì)造成死鎖問(wèn)題;
改進(jìn)方式:
拿到鎖之后,給鎖加上一個(gè)過(guò)期時(shí)間,也就是 expire key seconds 指令;此時(shí)避免了死鎖問(wèn)題,但是由于業(yè)務(wù)邏輯執(zhí)行的時(shí)間不同,過(guò)期的時(shí)間設(shè)置也是一個(gè)問(wèn)題,故通常分布式鎖不能應(yīng)用于業(yè)務(wù)邏輯執(zhí)行較長(zhǎng)的程序;
出現(xiàn)問(wèn)題:
由于redis 每條指令都是原子性操作,但由于setnx 和 expire 是2 條指令,如果在執(zhí)行setnx后程序出現(xiàn)問(wèn)題expire指令未得到執(zhí)行就會(huì)造成死鎖問(wèn)題;
解決問(wèn)題:
redis2.8版本之后引入了指令 set key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX] ,該指令可以同時(shí)執(zhí)行 setnx 和 expire ,于是解決了死鎖問(wèn)題;
參數(shù)列表解釋
- EX seconds: 設(shè)定過(guò)期時(shí)間,單位為秒
- PX milliseconds: 設(shè)定過(guò)期時(shí)間,單位為毫秒
- NX: key不存在時(shí)設(shè)置值
- XX: key存在時(shí)設(shè)置值
使用jedis客戶(hù)端實(shí)現(xiàn)分布式鎖方式
public boolean lock(Jedis jedis,String key,String val,int expireTime){ String lock = jedis.set(key, val, "NX", "PX", expireTime); return "OK".equals(lock); }
關(guān)于未獲得鎖的解決思路:
可以直接拋出異常讓客戶(hù)重試
可以使用延遲隊(duì)列
五 分布式鎖的超時(shí)問(wèn)題
問(wèn)題:
如果在加鎖和釋放鎖之間,業(yè)務(wù)邏輯執(zhí)行時(shí)間太長(zhǎng),導(dǎo)致超出了鎖的超時(shí)限制,就會(huì)出現(xiàn)鎖過(guò)期問(wèn)題;換句話(huà)說(shuō),就是第一臺(tái)應(yīng)用執(zhí)行了業(yè)務(wù),導(dǎo)致鎖過(guò)期;第二臺(tái)應(yīng)用此時(shí)可以獲得鎖,進(jìn)行執(zhí)行業(yè)務(wù),此時(shí)第一臺(tái)應(yīng)用釋放了鎖,第二臺(tái)應(yīng)用在執(zhí)行業(yè)務(wù)的時(shí)第三臺(tái)應(yīng)用獲得了鎖執(zhí)行業(yè)務(wù),導(dǎo)致在執(zhí)行過(guò)程中,會(huì)有2臺(tái)應(yīng)用在同時(shí)執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯;
解決思路:
在釋放鎖的時(shí)候出現(xiàn)了問(wèn)題,即每臺(tái)應(yīng)用都可以釋放鎖,這會(huì)造成1應(yīng)用的鎖釋放了2應(yīng)用鎖的問(wèn)題,換句話(huà)說(shuō),很多人手中持有的鑰匙是通用的,都可以開(kāi)同一個(gè)門(mén);為了避免這個(gè)問(wèn)題,就是1 應(yīng)用只能釋放1應(yīng)用上的鎖,2應(yīng)用只能釋放2應(yīng)用上的鎖,則需要對(duì)釋放鎖進(jìn)行身份校驗(yàn);由于上鎖的時(shí)候key是唯一,但value可以不同,所以可以根據(jù)value進(jìn)行身份的唯一標(biāo)識(shí),隨機(jī)數(shù)就是一個(gè)很好的選擇 :
String value = UUID.randomUUID().toString();
由于考慮到匹配到value校驗(yàn)和del不是同一個(gè)操作,故需要使用Lua腳本實(shí)現(xiàn)多條指令的原子性執(zhí)行;
jedis釋放鎖實(shí)現(xiàn)方式:
public void unlock(Jedis jedis,String key,String value) { String script_command = "if redis.call('get',KEYS[1]) == ARGV[1] then " + "return redis.call('del',KEYS[1]) else return 0 end"; // 解鎖 jedis.eval(script_command, Collections.singletonList(key), Collections.singletonList(value)); }
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