海淀网站建设联系方式,制作一个网页游戏需要多少钱,网站建设试卷摄影,济南小型网站建设什么是分布式锁 方案一#xff1a;SETNX EXPIRE
方案二#xff1a;SETNX value值是#xff08;系统时间过期时间#xff09;
方案三#xff1a;使用Lua脚本(包含SETNX EXPIRE两条指令)
方案四#xff1a;SET的扩展命令#xff08;SET EX PX NX#xff09;
方案五…什么是分布式锁 方案一SETNX EXPIRE
方案二SETNX value值是系统时间过期时间
方案三使用Lua脚本(包含SETNX EXPIRE两条指令)
方案四SET的扩展命令SET EX PX NX
方案五SET EX PX NX 校验唯一随机值,再释放锁
方案六: 开源框架~Redisson
方案七多机实现的分布式锁Redlock
什么是分布式锁
❝
分布式锁其实就是控制分布式系统不同进程共同访问共享资源的一种锁的实现。如果不同的系统或同一个系统的不同主机之间共享了某个临界资源往往需要互斥来防止彼此干扰以保证一致性。 ❞
我们先来看下一把靠谱的分布式锁应该有哪些特征 图片
「互斥性」: 任意时刻只有一个客户端能持有锁。
「锁超时释放」持有锁超时可以释放防止不必要的资源浪费也可以防止死锁。
「可重入性」:一个线程如果获取了锁之后,可以再次对其请求加锁。
「高性能和高可用」加锁和解锁需要开销尽可能低同时也要保证高可用避免分布式锁失效。
「安全性」锁只能被持有的客户端删除不能被其他客户端删除
Redis分布式锁方案一SETNX EXPIRE
提到Redis的分布式锁很多小伙伴马上就会想到setnx expire命令。即先用setnx来抢锁如果抢到之后再用expire给锁设置一个过期时间防止锁忘记了释放。 ❝
SETNX 是SET IF NOT EXISTS的简写.日常命令格式是SETNX key value如果 key不存在则SETNX成功返回1如果这个key已经存在了则返回0。 ❞
假设某电商网站的某商品做秒杀活动key可以设置为key_resource_id,value设置任意值伪代码如下 ifjedis.setnx(key_resource_id,lock_value) 1{ //加锁 expirekey_resource_id100; //设置过期时间 try { do something //业务请求 }catch(){ } finally { jedis.del(key_resource_id); //释放锁 }
}
但是这个方案中setnx和expire两个命令分开了「不是原子操作」。如果执行完setnx加锁正要执行expire设置过期时间时进程crash或者要重启维护了那么这个锁就“长生不老”了「别的线程永远获取不到锁啦」。 Redis分布式锁方案二SETNX value值是(系统时间过期时间)
为了解决方案一「发生异常锁得不到释放的场景」有小伙伴认为可以把过期时间放到setnx的value值里面。如果加锁失败再拿出value值校验一下即可。加锁代码如下 long expires System.currentTimeMillis() expireTime; //系统时间设置的过期时间
String expiresStr String.valueOf(expires); // 如果当前锁不存在返回加锁成功
if (jedis.setnx(key_resource_id, expiresStr) 1) { return true;
}
// 如果锁已经存在获取锁的过期时间
String currentValueStr jedis.get(key_resource_id); // 如果获取到的过期时间小于系统当前时间表示已经过期
if (currentValueStr ! null Long.parseLong(currentValueStr) System.currentTimeMillis()) { // 锁已过期获取上一个锁的过期时间并设置现在锁的过期时间不了解redis的getSet命令的小伙伴可以去官网看下哈 String oldValueStr jedis.getSet(key_resource_id, expiresStr); if (oldValueStr ! null oldValueStr.equals(currentValueStr)) { // 考虑多线程并发的情况只有一个线程的设置值和当前值相同它才可以加锁 return true; }
} //其他情况均返回加锁失败
return false;
}
这个方案的优点是巧妙移除expire单独设置过期时间的操作把「过期时间放到setnx的value值」里面来。解决了方案一发生异常锁得不到释放的问题。但是这个方案还有别的缺点 ❝
过期时间是客户端自己生成的System.currentTimeMillis()是当前系统的时间必须要求分布式环境下每个客户端的时间必须同步。
如果锁过期的时候并发多个客户端同时请求过来都执行jedis.getSet()最终只能有一个客户端加锁成功但是该客户端锁的过期时间可能被别的客户端覆盖
该锁没有保存持有者的唯一标识可能被别的客户端释放/解锁。
❞
Redis分布式锁方案三使用Lua脚本(包含SETNX EXPIRE两条指令)
实际上我们还可以使用Lua脚本来保证原子性包含setnx和expire两条指令lua脚本如下 if redis.call(setnx,KEYS[1],ARGV[1]) 1 then redis.call(expire,KEYS[1],ARGV[2])
else return 0
end;
加锁代码如下 String lua_scripts if redis.call(setnx,KEYS[1],ARGV[1]) 1 then redis.call(expire,KEYS[1],ARGV[2]) return 1 else return 0 end;
Object result jedis.eval(lua_scripts, Collections.singletonList(key_resource_id), Collections.singletonList(values));
//判断是否成功
return result.equals(1L);
这个方案跟方案二对比你觉得哪个更好呢 Redis分布式锁方案方案四SET的扩展命令SET EX PX NX
除了使用使用Lua脚本保证SETNX EXPIRE两条指令的原子性我们还可以巧用Redis的SET指令扩展参数SET key value[EX seconds][PX milliseconds][NX|XX]它也是原子性的 ❝
SET key value[EX seconds][PX milliseconds][NX|XX] NX :表示key不存在的时候才能set成功也即保证只有第一个客户端请求才能获得锁而其他客户端请求只能等其释放锁才能获取。
EX seconds :设定key的过期时间时间单位是秒。
PX milliseconds: 设定key的过期时间单位为毫秒
XX: 仅当key存在时设置值
❞
伪代码demo如下 ifjedis.set(key_resource_id, lock_value, NX, EX, 100s) 1{ //加锁 try { do something //业务处理 }catch(){ } finally { jedis.del(key_resource_id); //释放锁 }
}
但是呢这个方案还是可能存在问题 问题一「锁过期释放了业务还没执行完」。假设线程a获取锁成功一直在执行临界区的代码。但是100s过去后它还没执行完。但是这时候锁已经过期了此时线程b又请求过来。显然线程b就可以获得锁成功也开始执行临界区的代码。那么问题就来了临界区的业务代码都不是严格串行执行的啦。
问题二「锁被别的线程误删」。假设线程a执行完后去释放锁。但是它不知道当前的锁可能是线程b持有的线程a去释放锁时有可能过期时间已经到了此时线程b进来占有了锁。那线程a就把线程b的锁释放掉了但是线程b临界区业务代码可能都还没执行完呢。
方案五SET EX PX NX 校验唯一随机值,再删除
既然锁可能被别的线程误删那我们给value值设置一个标记当前线程唯一的随机数在删除的时候校验一下不就OK了嘛。伪代码如下 ifjedis.set(key_resource_id, uni_request_id, NX, EX, 100s) 1{ //加锁 try { do something //业务处理 }catch(){ } finally { //判断是不是当前线程加的锁,是才释放 if (uni_request_id.equals(jedis.get(key_resource_id))) { jedis.del(lockKey); //释放锁 } }
}
在这里「判断是不是当前线程加的锁」和「释放锁」不是一个原子操作。如果调用jedis.del()释放锁的时候可能这把锁已经不属于当前客户端会解除他人加的锁。 图片 为了更严谨一般也是用lua脚本代替。lua脚本如下 if redis.call(get,KEYS[1]) ARGV[1] then return redis.call(del,KEYS[1])
else return 0
end;
Redis分布式锁方案六Redisson框架
方案五还是可能存在「锁过期释放业务没执行完」的问题。有些小伙伴认为稍微把锁过期时间设置长一些就可以啦。其实我们设想一下是否可以给获得锁的线程开启一个定时守护线程每隔一段时间检查锁是否还存在存在则对锁的过期时间延长防止锁过期提前释放。 当前开源框架Redisson解决了这个问题。我们一起来看下Redisson底层原理图吧 图片 只要线程一加锁成功就会启动一个watch dog看门狗它是一个后台线程会每隔10秒检查一下如果线程1还持有锁那么就会不断的延长锁key的生存时间。因此Redisson就是使用Redisson解决了「锁过期释放业务没执行完」问题。 Redis分布式锁方案七多机实现的分布式锁RedlockRedisson
前面六种方案都只是基于单机版的讨论还不是很完美。其实Redis一般都是集群部署的 图片 如果线程一在Redis的master节点上拿到了锁但是加锁的key还没同步到slave节点。恰好这时master节点发生故障一个slave节点就会升级为master节点。线程二就可以获取同个key的锁啦但线程一也已经拿到锁了锁的安全性就没了。 为了解决这个问题Redis作者 antirez提出一种高级的分布式锁算法Redlock。Redlock核心思想是这样的 ❝
搞多个Redis master部署以保证它们不会同时宕掉。并且这些master节点是完全相互独立的相互之间不存在数据同步。同时需要确保在这多个master实例上是与在Redis单实例使用相同方法来获取和释放锁。 ❞
我们假设当前有5个Redis master节点在5台服务器上
