Redis分布式锁的基本实现

Kevinello

发布于 2022-08-19 11:26:43

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前言

随着分布式系统的普遍运用，分布式锁的重要性也得到了体现

在单机系统中，我们可以运用普通的锁/信号量机制来实现对公共资源的有序访问；但在分布式系统中显然就不行了

因此业界常用的解决方案通常是借助于一个第三方组件，利用它自身的排他性来达到多进程的互斥；如：

基于 DB 的唯一索引
基于 ZK 的临时有序节点
基于 Redis 的 NX EX 参数

本文就主要以Redis分布式锁展开

需要了解的几个词

锁机制：锁是在执行多线程时用于强行限制资源访问的同步机制，即用于在并发控制中保证对互斥要求的满足（Wiki百科）
死锁：死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中，由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁，这些永远在互相等待的进程称为死锁进程
ZK：即ZooKeeper，ZooKeeper是一个分布式的，开放源码的分布式应用程序协调服务，是一个为分布式应用提供一致性服务的软件，提供的功能包括：配置维护、域名服务、分布式同步、组服务等

Redis分布式锁的基本原理

既然是选用了 Redis，那么它就得具有排他性才行；同时它最好也有锁的一些基本特性：

高性能(加、解锁高性能)
可以使用阻塞锁与非阻塞锁
不能出现死锁
可用性(不能出现节点挂掉后加锁失败)

这里利用 Redis set key 的 NX 参数来保证在这个 key 不存在的情况下写入成功，并且再加上 EX 参数设置过期时间

利用以上两个特性可以保证在同一时刻只会有一个进程获得锁，并且不会出现死锁（过期自动删除 key）

加锁

Show me the code:

func GetLock(lockName string, acquireTimeout time.Duration, lockTimeOut time.Duration) (string, error) {
    code := uuid.NewV4().String()
    endTime := util.FwTimer.CalcMillis(time.Now().Add(acquireTimeout))
    for util.FwTimer.CalcMillis(time.Now()) <= endTime {
        if success, err := fwRedisClient.SetNX(lockName, code, lockTimeOut).Result(); err != nil && err != redis.Nil {
            return "", err
        } else if success {
            return code, nil
        } else if fwRedisClient.TTL(lockName).Val() == -1 { //-2:失效；-1：无过期；
            fwRedisClient.Expire(lockName, lockTimeOut)
        }
        time.Sleep(time.Millisecond)
    }
    return "", errors.New("timeout")
}

加锁很简单，直接setnx，监控下返回值和error就行啦

解锁

到这里我曾经以为解锁也跟加锁一样简单，直接del就完事了，然而并没有那么简单

如果进程 A 获取了锁设置了超时时间，但是由于执行周期较长导致到了超时时间之后锁就自动释放了。这时进程 B 获取了该锁，然而这时进程 A 执行完了，释放了该锁；这样就会出现进程 A 将进程 B 的锁释放了

所以最好的方式是在每次解锁时都需要判断锁是否是自己的

这时就需要结合加锁机制一起实现了

在上面的加锁实现中可以看到设置value为code时同时也返回了这个uuid，这样解锁时我们可以判断get到的值是否与自己的uuid相同，来决定是否解锁，同时 WATCH 锁保证不会错误的释放锁

Show me the code:

func ReleaseLock(lockName string, code string) bool {
    txf := func(tx *redis.Tx) error {
        if v, err := tx.Get(lockName).Result(); err != nil && err != redis.Nil {
            return err
        } else if v == code {
            _, err := tx.Pipelined(func(pipe redis.Pipeliner) error {
                //count++
                //fmt.Println(count)
                pipe.Del(lockName)
                return nil
            })
            return err
        }
        return nil
    }

    for {
        if err := fwRedisClient.Watch(txf, lockName); err == nil {
            return true
        } else if err == redis.TxFailedErr {
            fmt.Println("watch key is modified, retry to release lock. err:", err.Error())
        } else {
            fmt.Println("err:", err.Error())
            return false
        }
    }
}

这样也就能满足锁的四个基本特性了：