分布式锁之Redis6+Lua脚本实现原生分布式锁
- 分布式锁之Redis6+Lua脚本实现原生分布式锁
- 分布式核心技术—关于高并发下分布式锁
- 分布式锁核心知识介绍
- 背景
- 避免共享资源并发操作导致数据问题
- 分布式锁应该考虑的东西
- 基于Redis实现分布式锁
- 详述基于Redis实现分布式锁的几种坑
- 实现分布式锁
- 基于Redis实现分布式锁
- 存在的问题
- 分布式锁lua脚本+redis原生代码编写
- 上文说了redis做分布式锁存在的问题
- 代码实现
分布式锁之Redis6+Lua脚本实现原生分布式锁
分布式核心技术—关于高并发下分布式锁
分布式锁核心知识介绍
背景
- 就是保证同一时间只有一个客户可以对共享资源进行操作
- 案例：优惠券领取限制张数、商品库存超卖
- 核心
- 为了防止分布式系统中的多个进程之间进行互相干扰，我们需要一种分布式协调技术来对这些进行进行调度
- 利用互斥机制来控制共享资源的访问，这就是分布式要解决的问题
避免共享资源并发操作导致数据问题
- 加锁
- 本地锁：synchronize、lock等，锁在当前进程内，本地集群部署下依旧存在问题
- 分布式锁
- redis、zookeeper等实现，虽然还是锁，但多个进程共同标记，可以用Redis、Zookeeper、MySQL等都可以
分布式锁应该考虑的东西
- 排他性
- 在分布式应用集群中，同一个方法在同归时间只能被一台机器上的一个线程执行
- 容错性
- 分布式锁一定能得到释放，比如客户端崩溃或是网络终端
- 满足可重入、高性能、高可用
- 应该注意分布式锁的开销、锁粒度
基于Redis实现分布式锁
详述基于Redis实现分布式锁的几种坑
实现分布式锁
- 可以使用Redis、Zookeeper、MySQL数据库这几种，性能最好的是Redis且是最容易理解的
- 分布式锁离不开key-value设置
- key 是锁的唯⼀标识，⼀般按业务来决定命名，⽐如想要给⼀种优惠券活动加锁， key 命名为 “coupon:id” 。 value就可以使用固定值，比如设置成1
基于Redis实现分布式锁
- 文档
- http://redis.cn/documentation.html
- 加锁SETNX key value
- setnx 的含义就是 SET if Not Exists，有两个参数
- setnx(key, value)，该⽅法是原⼦性操作
- 如果 key 不存在，则设置当前 key 成功，返回 1；
- 如果当前 key 已经存在，则设置当前 key 失败，返回 0
- 解锁del(key)
- 得到锁的线程执行完任务，需要释放锁，以便其他线程可以进入，调用del
- 配置锁超时expire(ket,30s)
- 客户端网络崩溃或网络中断，资源将会永远被锁住，即死锁，因此需要给key配置过期时间，以保证及时没有被显示释放，这把锁也要再一定时间后自动释放
- 综合伪代码
merhod(){
String key = "coupon_66";
if（setnx（key， 1） == 1） {
expire(key,30,TimeUnit.MILLISECONDS);
try {
//做对应的业务逻辑
//查询⽤户是否已经领券
//如果没有则扣减库存
//新增领劵记录
} finally {
del（key）
}
}else{
//睡眠100毫秒，然后⾃旋调⽤本⽅法
methodA(){
}
}- 存在哪些问题呢？
存在的问题
- 多个命令之间不是原子性操作，入
sebnx和expire之间如果sebnx成功了，但是expire失败，且宕机了，则至厄瓜资源就是死锁 - 使用原子命令：
- 设置和配置过期时间 setnx / setex
- 如: set key 1 ex 30 nx
- java里面
- redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(“seckill_1”,“success”,30,TimeUnit.MILLISECONDS)
- 业务超时，存在其他线程误删，key 30秒过期，假如线程A执行很慢超过30秒，则key就被释放了，其他线程B就得到了锁，这个时候线程A执行完成，而B还没执行完成，结果就是线程A删除了线程B加的锁
可以在 del 释放锁之前做⼀个判断，验证当前的锁是不是⾃
⼰加的锁, 那 value 应该是存当前线程的标识或者uuid
String key = "coupon_66"
String value = Thread.currentThread().getId()
if（setnx（key， value） == 1） {
expire(key,30,TimeUnit.MILLISECONDS)
try {
//做对应的业务逻辑
} finally {
//删除锁，判断是否是当前线程加的
if(get(key).equals(value)){
//还存在时间间隔
del（key）
}
}else{
//睡眠100毫秒，然后⾃旋调⽤本⽅法
}
}- 进一步细化误删
- 当线程A获取到正常值时，返回带代码中判断期间锁过期了，线程B刚好重新设置了新值，线程A那边有判断value是自己的标识，然后调⽤del方法，结果就是删除了新设置的线程B的值
- 核心还是判断和删除命令 不是原子性操作导致
- 总结
- 加锁+配置过期时间：保证原⼦性操作
- 解锁:防止误删除、也要保证原⼦性操作
分布式锁lua脚本+redis原生代码编写
上文说了redis做分布式锁存在的问题
- 核心是保证多个指令原子性，加锁使用setnx setex 可以保证原子性，那解锁使用判断和删除怎么保证原子性
- ⽂档： http://www.redis.cn/commands/set.html
- 多个命令的原子性：采用 lua脚本+redis, 由于【判断和删除】是lua脚本执行，所以要么全成功，要么全失败
//获取lock的值和传递的值⼀样，调⽤删除操作返回1，否则返回0
String script = "if redis.call("get",KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call("del",KEYS[1]) else return 0 end"
//Arrays.asList(lockKey)是key列表， uuid是参数
Integer result = redisTemplate.execute(new DefaultRedisScript<>(script,Integer.class),Arrays.asList(lockKey), uuid);代码实现
- 全部代码
package net.xdclass.xdclassredis.controller;
import net.xdclass.xdclassredis.util.JsonData;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.script.DefaultRedisScript;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import java.util.Arrays;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* @Author: ruan
* Date: 2021/7/12 9:34
* @Description: 原生分布式锁
*/
@RequestMapping("/api/v1/coupon")
@RestController
public class CouponController {
@Autowired
private StringRedisTemplate redisTemplate;
@GetMapping("add")
public JsonData saveCoupon(@RequestParam(value = "coupon_id",required = true) int couponId){
lock(couponId);
return JsonData.buildSuccess();
}
/**
* 封装分布式锁加锁方法
* @param couponId 锁id
*/
private void lock(int couponId){
//防止其他线程误删
String uuid = UUID.randomUUID().toString();
//数据的key
String lockKey = "lock:coupon:" + couponId;
//开始加锁
Boolean nativeLock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, uuid, 30, TimeUnit.SECONDS);
System.out.println("加锁状态:" + nativeLock);
//lua脚本
String script = "if redis.call('get',KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del',KEYS[1]) else return 0 end";
//判断加锁状态，进行业务处理
if (nativeLock){
//加锁成功执行相关事务操作
//TODO 相关操作
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(10L);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
//解锁
Long result = redisTemplate.execute(new DefaultRedisScript<>(script,Long.class), Arrays.asList(lockKey), uuid);
System.out.println("解锁状态:"+result);
}
}else {
//自旋操作
try {
System.out.println("加锁失败，开始自旋");
TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//尝试再次获取锁
lock(couponId);
}
}
}- 遗留⼀个问题，锁的过期时间，如何实现锁的自动续期或者 避免业务执行时间过长，锁过期了？
- 原生式的话，⼀般把锁的过期时间设置久⼀点，比如10分钟时间
- 原生代码+redis实现分布式锁使用较复杂，且有些锁续期问题更难处理
- 延伸出框架 官⽅推荐方式： https://redis.io/topics/distlock
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