Redis并发问题及分布式锁

男娘i 2023-07-11 11:11 17阅读 0赞

## Redis并发问题 ##

既然Redis是单线程，那么它为什么会有并发的问题。理论上来说，Redis是按顺序执行修改操作，不会有多个线程同时修改的情况。

但假如有这种场景下：  
有一个字符串，key 为 a，value 为 1 。两个客户端同时对 a 进行加 1 。  
他们同时获取到 a 的值为 1 ，同时向Redis发出请求，将 a 值改为 2 。

这样并发问题就产生了。  
Redis本身是按顺序执行的，它本身不会有并发问题，但是对于客户端的请求来说，并非如此。

解决办法就是加锁。

## Redis分布式锁 ##

其实很简单，也就是针对需要修改的值设置一个字符串，key固定，用setNx。  
所有需要修改该值的操作，都需要先setNx这个字符串成功，否则无法进行修改。  
修改完成后，需要删除这个字符串，给其他线程使用。  
如下图

//1 加锁，设置一个只有本线程可以拿到的Redis的key-value，还要设置一下保存时间
        boolean isLock = cacheUtil.setNx(LOCK + "_" + id + "_" + bpin, "1", 2, TimeUnit.HOURS);
        if(!isLock){ 
            //获取锁失败后的操作
        }

完整示例如下：

try{ 
        //1 加锁，设置一个只有本线程可以拿到的Redis的key-value，还要设置一下保存时间
        boolean isLock = cacheUtil.setNx(LOCK + "_" + id + "_" + bpin, "1", 2, TimeUnit.HOURS);
        if(!isLock){ 
            //获取锁失败后的操作
        }
    
        //2 获取锁成功后要对某个key进行的操作
        String allStr = cacheUtil.hGet(ALL + "_" + id, bpin);
        cacheUtil.hSet(ALL + "_" + id, bpin, allStr + 1);
    
    }catch (Exception e){ 
        e.printStackTrace();
    }finally { 
        //3 关闭Redis的锁
        cacheUtil.del(LOCK + "_" + id + "_" + bpin);
    }

## Redisson框架 ##

Redisson是Redis官方给的分布式锁框架，非常简单：  
![在这里插入图片描述][20200312141651548.png]  
**第1点、加锁机制**

客户端1发起加锁

1.  客户端1发起加锁命令，对“myLock”进行加锁：RLock lock = redisson.getLock(“myLock”);lock.lock()；
2.  发出的信息包括：加锁的时长（默认是30s），客户端的ID——8743c9c0-0795-4907-87fd-6c719a6b4586:1
3.  Redis服务器收到消息，通过“exists myLock”命令判断一下，如果你要加锁的那个锁key不存在的话，你就进行加锁。
4.  加锁命令如下：hset myLock 8743c9c0-0795-4907-87fd-6c719a6b4586:1 1。解释一下，这里是以客户端ID为hash表里的一个key，值为1。数据结构如下：  
    ![在这里插入图片描述][20200312142542695.png]
5.  接着会执行“pexpire myLock 30000”命令，设置myLock这个锁key的生存时间是30秒。
6.  加锁完成。

**第2点、锁互斥机制**

客户端2来尝试加锁：

1.  客户端2来尝试加锁
2.  Redis服务器会执行“exists myLock”，发现myLock这个锁key已经存在了。
3.  接着第二个判断，判断一下，myLock锁key的hash数据结构中，是否包含客户端2的ID，但是明显不是的，因为那里包含的是客户端1的ID。
4.  客户端2会获取到pttl myLock返回的一个数字，这个数字代表了myLock这个锁key的 剩余生存时间。 比如还剩15000毫秒的生存时间。
5.  客户端2会进入一个while循环，不停的尝试加锁。

**第3点、watch dog自动延期机制**

客户端1加锁的锁key默认生存时间才30秒，如果超过了30秒，客户端1还想一直持有这把锁，怎么办呢？

简单！只要客户端1一旦加锁成功，就会启动一个watch dog看门狗， 他是一个后台线程，会每隔10秒检查一下 ，如果客户端1还持有锁key，那么就会不断的延长锁key的生存时间。

**第4点、可重入加锁机制**

如果这样怎么办呢？  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80Mzc1MTcxMA_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
这就涉及到可重入锁机制

1.  客户端1再次来尝试加锁
2.  Redis服务器会执行“exists myLock”，发现myLock这个锁key已经存在了。
3.  接着第二个判断，判断一下，myLock锁key的hash数据结构中，是否包含客户端1的ID，明显是包含的。进行下一步
4.  通过命令：incrby myLock 8743c9c0-0795-4907-87fd-6c71a6b4586:1 1，对客户端1的加锁次数，累加1。成为下面这样：  
    ![在这里插入图片描述][20200312143536976.png]
5.  myLock的hash数据结构中的那个客户端ID，就对应着加锁的次数

**第5点、释放锁机制**

1.  执行lock.unlock()，就可以释放分布式锁。
2.  对myLock数据结构中的那个加锁次数减1。
3.  如果发现加锁次数是0了，说明这个客户端已经不再持有锁了。
4.  此时就会用：“del myLock”命令，从redis里删除这个key。

缺点如下：

如果你对某个redis master实例，写入了myLock这种锁key的value，此时会异步复制给对应的master slave实例。

但是这个过程中一旦发生redis master宕机，主备切换，redis slave变为了redis master。

接着就会导致，客户端2来尝试加锁的时候，在新的redis master上完成了加锁，而客户端1也以为自己成功加了锁。

此时就会导致多个客户端对一个分布式锁完成了加锁。

这时系统在业务语义上一定会出现问题， 导致各种脏数据的产生 。

所以这个就是redis cluster，或者是redis master-slave架构的 主从异步复制 导致的redis分布式锁的最大缺陷：在redis master实例宕机的时候，可能导致多个客户端同时完成加锁。

转自：https://www.cnblogs.com/daofaziran/p/11811510.html

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