【Redis】 redis setnx命令實現分散式鎖
阿新 • • 發佈：2019-02-04
Redis有一系列的命令，特點是以NX結尾，NX是Not eXists的縮寫，如SETNX命令就應該理解為：SET if Not eXists。這系列的命令非常有用，這裡講使用SETNX來實現分散式鎖。
用SETNX實現分散式鎖
利用SETNX非常簡單地實現分散式鎖。例如：某客戶端要獲得一個名字foo的鎖，客戶端使用下面的命令進行獲取：
SETNX lock.foo <current Unix time + lock timeout + 1>
- 如返回1，則該客戶端獲得鎖，把lock.foo的鍵值設定為時間值表示該鍵已被鎖定，該客戶端最後可以通過DEL lock.foo來釋放該鎖。
- 如返回0，表明該鎖已被其他客戶端取得，這時我們可以先返回或進行重試等對方完成或等待鎖超時。
解決死鎖
上面的鎖定邏輯有一個問題：如果一個持有鎖的客戶端失敗或崩潰了不能釋放鎖，該怎麼解決？我們可以通過鎖的鍵對應的時間戳來判斷這種情況是否發生了，如果當前的時間已經大於lock.foo的值，說明該鎖已失效，可以被重新使用。
發生這種情況時，可不能簡單的通過DEL來刪除鎖，然後再SETNX一次，當多個客戶端檢測到鎖超時後都會嘗試去釋放它，這裡就可能出現一個競態條件,讓我們模擬一下這個場景：
- C0操作超時了，但它還持有著鎖，C1和C2讀取lock.foo檢查時間戳，先後發現超時了。
- C1 傳送DEL lock.foo
- C1 傳送SETNX lock.foo 並且成功了。
- C2 傳送DEL lock.foo
- C2 傳送SETNX lock.foo 並且成功了。
這樣一來，C1，C2都拿到了鎖！問題大了！
幸好這種問題是可以避免D，讓我們來看看C3這個客戶端是怎樣做的：
- C3傳送SETNX lock.foo 想要獲得鎖，由於C0還持有鎖，所以Redis返回給C3一個0
- C3傳送GET lock.foo 以檢查鎖是否超時了，如果沒超時，則等待或重試。
- 反之，如果已超時，C3通過下面的操作來嘗試獲得鎖：
GETSET lock.foo <current Unix time + lock timeout + 1> - 通過GETSET，C3拿到的時間戳如果仍然是超時的，那就說明，C3如願以償拿到鎖了。
- 如果在C3之前，有個叫C4的客戶端比C3快一步執行了上面的操作，那麼C3拿到的時間戳是個未超時的值，這時，C3沒有如期獲得鎖，需要再次等待或重試。留意一下，儘管C3沒拿到鎖，但它改寫了C4設定的鎖的超時值，不過這一點非常微小的誤差帶來的影響可以忽略不計。
注意：為了讓分散式鎖的演算法更穩鍵些，持有鎖的客戶端在解鎖之前應該再檢查一次自己的鎖是否已經超時，再去做DEL操作，因為可能客戶端因為某個耗時的操作而掛起，操作完的時候鎖因為超時已經被別人獲得，這時就不必解鎖了。
示例虛擬碼
根據上面的程式碼，我寫了一小段Fake程式碼來描述使用分散式鎖的全過程：
01 |
#
get lock |
02 |
lock
= 0 |
03 |
while
lock != 1: |
04 |
timestamp
= current Unix time + lock timeout + 1 |
05 |
lock
= SETNX lock.foo timestamp |
06 |
if
lock == 1 or (now() > (GET lock.foo) and now() > (GETSET lock.foo timestamp)): |
07 |
break; |
08 |
else: |
09 |
sleep(10ms) |
10 |
11 |
#
do your job |
12 |
do_job() |
13 |
14 |
#
release |
15 |
if
now() < GET lock.foo: |
16 |
DEL
lock.foo |
是的，要想這段邏輯可以重用，使用python的你馬上就想到了Decorator，而用Java的你是不是也想到了那誰？AOP + annotation？行，怎樣舒服怎樣用吧，別重複程式碼就行。