redis分布式锁的这些坑,我怀疑你是假的开发
ggliuwei · 123浏览 · 发布于2021-02-05 +关注
摘要:用锁遇到过哪些问题?

一、白话分布式

什么是分布式,用最简单的话来说,就是为了较低单个服务器的压力,将功能分布在不同的机器上面;就比如:

本来一个程序员可以完成一个项目:需求->设计->编码->测试

image.png

但是项目多的时候,一个人也扛不住,这就需要不同的人进行分工合作了

image.png

这就是一个简单的分布式协同工作了;

二、分布式锁

首先看一个问题,如果说某个环节被终止或者别侵占,就会发生不可知的事情

f9047d07343fce8627e8a70728221688 (1).png

这就会出现,设计好的或者设计的半成品会被破坏,导致后面环节出错;

这时候,我们就需要引入分布式锁的概念;

何为分布式锁?

  • 当在分布式模型下,数据只有一份(或有限制),此时需要利用锁的技术控制某一时刻修改数据的进程数。

  • 用一个状态值表示锁,对锁的占用和释放通过状态值来标识。

分布式锁的条件:

  • 可以保证在分布式部署的应用集群中,同一个方法在同一时间只能被一台机器上的一个线程执行。

  • 这把锁要是一把可重入锁(避免死锁)

  • 这把锁最好是一把阻塞锁

  • 这把锁最好是一把公平锁

  • 有高可用的获取锁和释放锁功能

  • 获取锁和释放锁的性能要好

分布式锁的实现:

分布式锁的实现由很多种,文件锁、数据库、redis等等,比较多,在实践中,还是redis做分布式锁性能会高一些;

三、redis实现分布式锁

首先看两个命令:

setnx:将 key 的值设为 value,当且仅当 key 不存在。 若给定的 key 已经存在,则 SETNX 不做任何动作。 SETNX 是SET if Not eXists的简写。

127.0.0.1:6379> set lock "unlock"
OK
127.0.0.1:6379> setnx lock "unlock"
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setnx lock "lock"
(integer) 0
127.0.0.1:6379>

expire: EXPIRE key seconds

为给定 key 设置生存时间,当 key 过期时(生存时间为 0 ),它会被自动删除

127.0.0.1:6379> expire lock 10
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl lock
8
127.0.0.1:6379> get lock
(nil)

基于分布式锁的流程:

image.png

这就是一个简单的分布式锁的实现流程,具体代码实现也很简单,就不赘述了;

四、redis实现分布式锁问题

如果出现了这么一个问题:如果setnx是成功的,但是expire设置失败,那么后面如果出现了释放锁失败的问题,那么这个锁永远也不会被得到,业务将被锁死?

解决的办法:使用set的命令,同时设置锁和过期时间

set参数:

set key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX]
EX seconds:设置失效时长,单位秒
PX milliseconds:设置失效时长,单位毫秒
NX:key不存在时设置value,成功返回OK,失败返回(nil)
XX:key存在时设置value,成功返回OK,失败返回(nil)

实践:

127.0.0.1:6379> set unlock "234" EX 100 NX
(nil)
127.0.0.1:6379> 
127.0.0.1:6379> set test "111" EX 100 NX
OK

这样就完美的解决了分布式锁的原子性。

五、用锁遇到过哪些问题?又是如何解决的?

未关闭资源

由于当前线程 获取到redis 锁,处理完业务后未及时释放锁,导致其它线程会一直尝试获取锁阻塞,例如:用Jedis客户端会报如下的错误信息

1redis.clients.jedis.exceptions.JedisConnectionException: Could not get a resource from the pool

redis线程池已经没有空闲线程来处理客户端命令。使用原生方法记得关闭!

解决的方法也很简单,只要我们细心一点,拿到锁的线程处理完业务及时释放锁

B的锁被A给释放了

我们知道Redis实现锁的原理在于 SETNX命令。当 key不存在时将 key的值设为 value ,返回值为 1;若给定的 key已经存在,则 SETNX不做任何动作,返回值为 0 。

SETNX key value

我们来设想一下这个场景:A、B两个线程来尝试给key myLock加锁,A线程先拿到锁(假如锁3秒后过期),B线程就在等待尝试获取锁,到这一点毛病没有。

那如果此时业务逻辑比较耗时,执行时间已经超过redis锁过期时间,这时A线程的锁自动释放(删除key),B线程检测到myLock这个key不存在,执行 SETNX命令也拿到了锁。

但是,此时A线程执行完业务逻辑之后,还是会去释放锁(删除key),这就导致B线程的锁被A线程给释放了。

为避免上边的情况,一般我们在每个线程加锁时要带上自己独有的value值来标识,只释放指定value的key,否则就会出现释放锁混乱的场景

一般我们可以设置value为业务前缀_当前线程ID或者uuid,只有当前value相同的才可以释放锁

锁过期了,业务还没执行完

redis分布式锁过期,而业务逻辑没执行完的场景,不过,这里换一种思路想问题,把redis锁的过期时间再弄长点不就解决了吗?

那还是有问题,我们可以在加锁的时候,手动调长redis锁的过期时间,可这个时间多长合适?业务逻辑的执行时间是不可控的,调的过长又会影响操作性能。

要是redis锁的过期时间能够自动续期就好了。

为了解决这个问题我们使用redis客户端redisson,redisson很好的解决了redis在分布式环境下的一些棘手问题,它的宗旨就是让使用者减少对Redis的关注,将更多精力用在处理业务逻辑上。

redisson对分布式锁做了很好封装,只需调用API即可。

1  RLock lock = redissonClient.getLock("stockLock");

redisson在加锁成功后,会注册一个定时任务监听这个锁,每隔10秒就去查看这个锁,如果还持有锁,就对过期时间进行续期。默认过期时间30秒。这个机制也被叫做:“看门狗”

redis主从复制的坑

redis高可用最常见的方案就是主从复制(master-slave),这种模式也给redis分布式锁挖了一坑。

redis cluster集群环境下,假如现在A客户端想要加锁,它会根据路由规则选择一台master节点写入key mylock,在加锁成功后,master节点会把key异步复制给对应的slave节点。

如果此时redis master节点宕机从节点复制失败,为保证集群可用性,会进行主备切换,slave变为了redis master。B客户端在新的master节点上加锁成功,而A客户端也以为自己还是成功加了锁的。另外如果主从复制延迟同样也会造成加锁和解锁延迟的问题。

此时就会导致同一时间内多个客户端对一个分布式锁完成了加锁,导致各种脏数据的产生。

毕竟redis是保持的AP而非CP,如果要追求强一致性可以使用zookeeper分布式锁。


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