小白de技術哲學（Redis） - 分佈式鎖

一、前言

在談 分佈式鎖 之前不得不聊下 線程鎖 、 進程鎖 ：

• 線程鎖：在編程時給方法、代碼塊加鎖，使得在同一時刻只能有一線程執行此方法、代碼塊保證線程安全。
• 進程鎖：控制在同一操作系統中多個進程同時訪問一個共享資源，只是因爲程序的獨立性。

（一）介紹

分佈式鎖是當多個進程不在統一操作系統中，控制分佈式系統或不同系統之間共同訪問共享資源的一種鎖實現，如果不同的系統或同一個系統的不同主機之間共享了某個資源時，往往需要互斥來防止彼此干擾來保證一致性。

（二）分佈式鎖需要具備哪些條件

1. 互斥性：在任意一個時刻，只有一個客戶端持有鎖。
2. 無死鎖：即便持有鎖的客戶端崩潰或者其他意外事件，鎖仍然可以被獲取。
3. 容錯：只要大部分 Redis 節點都活着，客戶端就可以獲取和釋放鎖

（三）分佈式鎖的實現有哪些？

• 數據庫
• Redis （ setnx 命令）
• Memcached （ add 命令）
• …

二、實現

在實現之前筆者也是網上參考了一些成熟方案的實現，基本都是用 Redis 實現，畢竟 redis的高性能是有目共睹的，ok，講下實現的一個思路：

1. 獲取鎖的時候，使用 setnx 添加一個鎖，並使用 expire 命令給鎖加個超時時間，超過該時間自動釋放，鎖的 value 值爲隨機生成 Guid ，釋放鎖時驗證。
2. 當不需要鎖時，要進行釋放鎖，釋放時需要驗證鎖的 value 值釋放正確，避免釋放了別人的鎖。

ps:

1. 超時時間是避免程序奔潰導致死鎖，別的進程無法正常獲取鎖。
2. 不論獲取鎖、釋放鎖都必須具備 原子性，避免死鎖的可能，比如：獲取鎖，分步驟先setnx 加鎖，再使用 expire 加超時時間，那就很有可能還沒設置超時時間之前系統宕機導致死鎖。

考慮原子性問題，直接使用 Lua 腳本：

1 獲取鎖

local gva = redis.call('GET', KEYS[1])
if gva == ARGV[1] then
  local ttlva = redis.call('PTTL', KEYS[1])
  redis.call('PEXPIRE', KEYS[1], ARGV[2] + ttlva)
  return 1
end
return 0

2 釋放鎖

local gva = redis.call('GET', KEYS[1])
if gva == ARGV[1] then
  redis.call('DEL', KEYS[1])
  return 1
end
return 0

Lua 語法還是比較簡單，不需要具體的學習也能看個大概。

三、總結

1. 獲取鎖、釋放鎖操作分別都需要具備 原子性 。
2. 加鎖時 key相同、value不同。
3. 釋放鎖時，根據value判斷，是否是自己的鎖，不能是否他人鎖。
4. 業務結束時，及時釋放鎖，不能利用超時才進行釋放鎖。
5. 鎖的超時時間一定要結合業務實際情況設置，不能過長、也不能太短。
6. 程序出異常時，結合 try{...}catch{...} 捕獲並釋放鎖，如果有必要業務需做回滾，補償動作，保證程序的健壯。