Redis 应用01 分布式锁

青旅半醒 2022-12-24 15:54 133阅读 0赞

# 分布式锁 #

> 在处理分布式应用并发的时候，常常会使用锁。

### 为什么使用锁 ###

> 比如我们有个 num = 3, 应用对num操作
> 
> 1.  去数据库取值
> 2.  取完值，在内存中，进行逻辑运算后重新赋值
> 3.  存回数据库
> 
> 当多个应用同时对num操作的时候
> 
> 比如 a和b 都对num进行操作
> 
> 取值 a1 b1
> 
> 赋值 b1 b3
> 
> 在数据库操作中，如果执行顺序是`a1 a3 b1 b3` ，那`num`的值是正确的。
> 
> 如果执行顺序是 `a1 b1 a3 b3` ，那么`num`值就会异常
> 
> 所以需要将 a1 b1 绑在一起执行，中间不能穿插其他操作。

### 如何实现锁 ###

基本实现

setnx命令
    当key 不存在时，为key设置一个字符串
    设置成功，返回 1 。 设置失败，返回 0
    
    我们将这个key当做是一个锁的标志
    当redis中存在这个key，说明锁在别人手上，反之不存在key的时候，我们设置这个key，抢到锁。
    然后我们执行一些逻辑操作，完成后，然后释放锁 就是删除这个key
    
    > setnx lock_codehole true
    OK
    
    ...do something
    
    > del lock_codehole
    (integer) 1

但是上面存在一些问题，就是一定要释放锁，如果因为一些原因没有 `del`，就会造成`死锁`

这个我们可以再此基础上，设计可以给`lock_codehole` 加上一个过期时间。

> setnx lock:codehole true
    OK
    
    > expire lock:codehole 5
    
    ... do something critical ...
    
    > del lock:codehole
    (integer) 1

但是 在`setnx` 和 `expire` 中间 也不能出现异常。

所以我们可以执行 `set lock:codehole true ex 5 nx`，合二为一。

redis2.8后，加入了这个命令，没有加之前都是使用的第三方分布式锁 library 。

所谓**原子操作**是指不会被线程调度机制打断的操作；这种操作一旦开始，就一直运行到结束，中间不会有任何 context switch 线程切换。

### 超时问题 ###

知道了实现锁的基本原理，并且加上了过期时间，还有问题。

就是如果我们的业务逻辑不能在过期时间内完成，那么我们删除锁的操作，其实删除的是其他程序的锁。

为了解决这个问题，我们使用分布式锁定时候，尽量不要处理耗时较长的业务

偶尔出现超时，我们需要人工干预，设置一个随机数。

释放锁时先匹配随机值是否一致，然后再删除 key

tag = str(uuid.uuid4())  # 随机值
    if redis.set(key, tag, nx=True, ex=5):
        do_something()
        redis.delifequals(key, tag)  # 假想的 delifequals 指令
    
    # 查看取出key的值 与 tag 是否相等，相等再删除

但是还有遗留问题，就是虽然锁的问题解决了，但是我们的业务逻辑已经执行，有些可能需要回滚(?)，或者想办法延长锁的时间(?)，还是其他办法呢。

除了以上的简单实例，还可以更复杂，比如锁可以被多个程序同时持有，但可以设置上限N。