關於redis在cluster模式化下的 分布式鎖的探索

背景

       redis作為一個內存數據庫，在分布式的服務的大環境下，占的比重越來越大啦，下面我們和大家一起探討一下如何使用redis實現一個分布式鎖 

說明

      一個分布式鎖至少要滿足下面幾個條件

     1：互斥性

              多個客戶端競爭的時候，只能有一個客戶端能獲取鎖

      2：安全性

              誰創建，誰銷毀，客戶端A創建了分布式鎖，只能有A來銷毀

     3：容錯性

            某個redis節點掛啦，不會影響客戶端創建或者銷毀分布式鎖

     4：避免死鎖

            客戶端A創建了分布式鎖因程序異常未釋放，不會造成其他客戶端再也無法申請到鎖

       下面我們基於上面四個基本准則一起來設計分布式鎖，主要有2個方法，①嘗試獲取鎖，②釋放鎖

   嘗試獲取鎖，

   這一段代碼中有很多容易犯錯的地方

public boolean trylock(String lockKey,String lockValue,Long lockWaitTimeout,Long lockExpirseTimeout){
 int timeout = lockWaitTimeout.intValue();
 while (timeout >= 0){
 String expireTimeout = String.valueOf(lockExpirseTimeout/1000);
 List<String> keys = new ArrayList<String>();
 keys.add(lockKey);

 List<String> args = new ArrayList<String>();
 args.add(lockValue);
 args.add(expireTimeout);

           //①使用lua腳本，setnx創建鎖，並設置過期時間，這里網上大多數教程都是直接將value值設置為過期時間，人工判斷，我在這里通過lua腳本給加一個過期時間
           /**

　　　　　　//偽代碼
            // 如果當前鎖不存在，返回加鎖成功,
　　　　　　if (jedis.setnx(lockKey, expiresStr) == 1) {
                   // 若在這里程序突然崩潰，則無法設置過期時間，將發生死鎖，建議將2個命令通過lua腳本一起執行，保證原則性

　　　　　　　　  jedis.expire(lockKey, expireTime);
                  return true;
　　　　　　}

*/
           // 如果當前鎖不存在，返回加鎖成功
 String lockLuaScript = setNxLuaScript();
 Long exeResult = exeLuaScript(lockLuaScript,keys,args,Long.class);
 if (exeResult!=null && exeResult.intValue() == 1){
 return true;
 }

           // 如果鎖存在，獲取鎖的過期時間
 String lockTimeStr = get(lockKey);
 if (lockTimeStr != null && Long.parseLong(lockTimeStr) < System.currentTimeMillis()){
                // 鎖已過期，獲取上一個鎖的過期時間，並設置現在鎖的過期時間
 String oldLockTimeStr = getAndSet(lockKey,lockValue);
                 // 考慮多線程並發的情況，只有一個線程的設置值和當前值相同，它才有權利加鎖
 if (oldLockTimeStr != null && oldLockTimeStr.equals(lockTimeStr)){
                      //大多數網上源代碼中是木有這一行代碼的，此行是為了解決高並發情況下，getSet雖然只有一個設置成功，但是value值可能會被覆蓋，所以重新設置一下
 set(lockKey,lockValue,Long.valueOf(expireTimeout),TimeUnit.SECONDS);
 return true;
 }
 }
 int sleepTime=new Random().nextInt(10)*100;
 timeout -= sleepTime;
 try {
 log.info("獲取redis分布式鎖失敗，sleep：{}ms后重新獲取",sleepTime);
 Thread.sleep(sleepTime);
 } catch (InterruptedException e) {
 e.printStackTrace();
 }
 }
      // 其他情況，一律返回加鎖失敗
 return false;
}

private String setNxLuaScript(){
 StringBuffer luascript = new StringBuffer();
 luascript.append(" if redis.call('setnx',KEYS[1],ARGV[1]) == 1 then ");
 luascript.append(" redis.call('expire',KEYS[1],ARGV[2]) return 1");
 luascript.append(" else return 0 end");
 return luascript.toString();
}

釋放鎖
 /**

   *網上很多代碼都木有考慮，誰創建，誰銷毀這個准則

* 通過獲取lockKey的值和當初設定oldValue是否一致，來決定客戶端是否有權利來釋放鎖，由於這是2個命令，考慮高並發情況，所以通過lua腳本，將2個命令放在一起執行，保證原子性
  */

public void unlock(String lockKey,String oldValue){
 String luascript = delLuaScript();
 List<String> keys = new ArrayList<String>();
 keys.add(lockKey);
 List<String> args = new ArrayList<String>();
 args.add(oldValue);
 exeLuaScript(luascript,keys,args,Long.class);
}


private String delLuaScript(){
 StringBuffer luascript = new StringBuffer();
 luascript.append(" if redis.call('exists',KEYS[1]) == 1 and redis.call('get',KEYS[1]) == ARGV[1] then");
 luascript.append(" redis.call('del',KEYS[1]) return 1");
 luascript.append(" else return 0 end");
 return luascript.toString();
}

 //執行lua腳本命令

public <T> T exeLuaScript(String luaScript, List<String> keys, List<String> args,Class<T> clz){

 T t = (T)redisTemplate.execute(new RedisCallback<T>(){
 @Override
public T doInRedis(RedisConnection redisConnection) throws DataAccessException {
 Object nativeConnection = redisConnection.getNativeConnection();
 if (nativeConnection instanceof JedisCluster) {
 return (T)((JedisCluster) nativeConnection).eval(luaScript.toString(), keys, args);
 } // 單機模式
else if (nativeConnection instanceof Jedis) {
 return (T) ((Jedis) nativeConnection).eval(luaScript.toString(), keys, args);
 }
 return null;
 }
 });

 if(t == null){
 throw new RuntimeException("redis model doesn't support luascript");
 }
 return t;
}

上述代碼目前依然存在的問題
①：當業務耗時時間大於分布式鎖的過期時間lockExpirseTimeout，會造成同時有2個客戶端獲取到了分布式鎖
②：容錯性問題還有待解決

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