关于后端:面试官如何用-Redis-实现分布式锁

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分布式锁是用于分布式环境下并发管制的一种机制，用于管制某个资源在同一时刻只能被一个利用所应用。如下图所示：

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Redis 自身能够被多个客户端共享拜访，正好就是一个共享存储系统，能够用来保留分布式锁，而且 Redis 的读写性能高，能够应答高并发的锁操作场景。

Redis 的 SET 命令有个 NX 参数能够实现「key 不存在才插入」，所以能够用它来实现分布式锁：

基于 Redis 节点实现分布式锁时，对于加锁操作，咱们须要满足三个条件。

加锁包含了读取锁变量、查看锁变量值和设置锁变量值三个操作，但须要以原子操作的形式实现，所以，咱们应用 SET 命令带上 NX 选项来实现加锁；
锁变量须要设置过期工夫，免得客户端拿到锁后产生异样，导致锁始终无奈开释，所以，咱们在 SET 命令执行时加上 EX/PX 选项，设置其过期工夫；
锁变量的值须要能辨别来自不同客户端的加锁操作，免得在开释锁时，呈现误开释操作，所以，咱们应用 SET 命令设置锁变量值时，每个客户端设置的值是一个惟一值，用于标识客户端；

满足这三个条件的分布式命令如下：

SET lock_key unique_value NX PX 10000

而解锁的过程就是将 lock_key 键删除（del lock_key），但不能乱删，要保障执行操作的客户端就是加锁的客户端。所以，解锁的时候，咱们要先判断锁的 unique_value 是否为加锁客户端，是的话，才将 lock_key 键删除。

能够看到，解锁是有两个操作，这时就须要 Lua 脚本来保障解锁的原子性，因为 Redis 在执行 Lua 脚本时，能够以原子性的形式执行，保障了锁开释操作的原子性。

// 开释锁时，先比拟 unique_value 是否相等，防止锁的误开释
if redis.call("get",KEYS[1]) == ARGV[1] then
    return redis.call("del",KEYS[1])
else
    return 0
end

这样一来，就通过应用 SET 命令和 Lua 脚本在 Redis 单节点上实现了分布式锁的加锁和解锁。

基于 Redis 实现分布式锁有什么优缺点？

基于 Redis 实现分布式锁的长处：

基于 Redis 实现分布式锁的毛病：

超时工夫不好设置。如果锁的超时工夫设置过长，会影响性能，如果设置的超时工夫过短会爱护不到共享资源。比方在有些场景中，一个线程 A 获取到了锁之后，因为业务代码执行工夫可能比拟长，导致超过了锁的超时工夫，主动生效，留神 A 线程没执行完，后续线程 B 又意外的持有了锁，意味着能够操作共享资源，那么两个线程之间的共享资源就没方法进行爱护了。
那么如何正当设置超时工夫呢？ 咱们能够基于续约的形式设置超时工夫：先给锁设置一个超时工夫，而后启动一个守护线程，让守护线程在一段时间后，从新设置这个锁的超时工夫。实现形式就是：写一个守护线程，而后去判断锁的状况，当锁快生效的时候，再次进行续约加锁，当主线程执行实现后，销毁续约锁即可，不过这种形式实现起来绝对简单。
Redis 主从复制模式中的数据是异步复制的，这样导致分布式锁的不可靠性。如果在 Redis 主节点获取到锁后，在没有同步到其余节点时，Redis 主节点宕机了，此时新的 Redis 主节点仍然能够获取锁，所以多个应用服务就能够同时获取到锁。

为了保障集群环境下分布式锁的可靠性，Redis 官网曾经设计了一个分布式锁算法 Redlock（红锁）。

它是基于多个 Redis 节点的分布式锁，即便有节点产生了故障，锁变量依然是存在的，客户端还是能够实现锁操作。

Redlock 算法的基本思路，是让客户端和多个独立的 Redis 节点顺次申请申请加锁，如果客户端可能和半数以上的节点胜利地实现加锁操作，那么咱们就认为，客户端胜利地取得分布式锁，否则加锁失败。

这样一来，即便有某个 Redis 节点产生故障，因为锁的数据在其余节点上也有保留，所以客户端依然能够失常地进行锁操作，锁的数据也不会失落。

Redlock 算法加锁三个过程：

第一步是，客户端获取以后工夫。
第二步是，客户端按程序顺次向 N 个 Redis 节点执行加锁操作：
加锁操作应用 SET 命令，带上 NX，EX/PX 选项，以及带上客户端的惟一标识。
如果某个 Redis 节点产生故障了，为了保障在这种状况下，Redlock 算法可能持续运行，咱们须要给「加锁操作」设置一个超时工夫（不是对「锁」设置超时工夫，而是对「加锁操作」设置超时工夫）。
第三步是，一旦客户端实现了和所有 Redis 节点的加锁操作，客户端就要计算整个加锁过程的总耗时（t1）。

加锁胜利要同时满足两个条件（简述：如果有超过半数的 Redis 节点胜利的获取到了锁，并且总耗时没有超过锁的无效工夫，那么就是加锁胜利）：