Redis 实现分布式锁+执行lua脚本
本篇来看看Redis 实现分布式锁的 步步演进过程 ,包含 setnx -> set -> 过期工夫 -> 误删锁 -> uuid管制锁误删-> lua脚本管制删锁的原子性
分布式锁，即分布式系统中的锁。在单体利用中咱们通过锁解决的是管制共享资源拜访的问题，而分布式锁，就是解决了分布式系统中管制共享资源拜访的问题。与单体利用不同的是，分布式系统中竞争共享资源的最小粒度从线程升级成了过程。
假如当初在redis中有 5000个 iphone14商品 上面来通过扣减这5000个iphone的案例 来一步步欠缺分布式的实现,让咱们可能更加了解这些改良的起因.
set iphone14 50001.无 分布式锁管制
无锁管制的时候 多个线程获取会同时获取到库存 而后进行扣减 会导致并发问题
String stock = stringRedisTemplate.opsForValue().get("iphone14");
if (stock != null) {
// 3.比拟并且扣减库存
long stockCount = Long.parseLong(stock);
if (stockCount > 0) {
// 4.设置库存
stringRedisTemplate.opsForValue().set("iphone14", String.valueOf(--stockCount));
}
}ab测试后发现重大的超卖问题
ab -c 100 -n 5000 http://127.0.0.1:10010/deduct2.应用 setnx 命令
能够通过 redis 的 setnx 命令 来增加锁, 这个命令的意思是 如果key不存在 才设置, 这就模仿了如果他人没抢到锁我就加锁的意思
上面是应用 setnx 命令实现的分布式 看看会有什么问题?
public void deduct() {
// 1.获取redis 锁
while (Boolean.FALSE.equals(stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", "lockvalue"))) {
try {
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(50);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
try {
// 2.获取库存
String stock = stringRedisTemplate.opsForValue().get("iphone14");
if (stock != null) {
// 3.比拟并且扣减库存
long stockCount = Long.parseLong(stock);
if (stockCount > 0) {
// 4.设置库存
stringRedisTemplate.opsForValue().set("iphone14", String.valueOf(--stockCount));
}
}
} finally {
// 5.开释锁
stringRedisTemplate.delete("lock");
}问题 (没有设置过期工夫)
能够看到在finally 外面咱们进行了开释锁的操作, 然而如果还没执行finally这里就宕机了 那这个lock 锁会始终存在就导致没有开释 产生了死锁, 所以须要给锁增加一个过期工夫
改良一
while (Boolean.FALSE.equals(stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", "lockvalue"))) {
try {
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(50);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//给锁 增加过期工夫 ???问题: 刚刚要执行这行代码的时候 就宕机了 就会产生死锁
stringRedisTemplate.expire("lock",30,TimeUnit.SECONDS);这里尽管在获取锁后 去给锁设置了过期工夫, 然而如果 刚刚获取锁就宕机了 也会导致死锁
咱们会发现须要 在设置锁的时候同时设置过期工夫, 须要这2个操作是原子性的, 那么 setnx 命令就不适合了须要应用 set 命令
3. 应用 set 命令代替setnx (保障原子性)
从2.6.12版本开始，redis 为SET命令减少了一系列选项：
EX seconds 设置key的过期工夫，单位是秒
PX milliseconds 设置key的过期工夫，单位是毫秒
NX 只有键key不存在时，能力设置key的值
XX 只有键key存在时，能力设置key的值
set 命令是反对 NX XX 判断的 , NX 代表不存在才设置, 并且同时反对 设置过期工夫
对应到 redistemplate 的办法就是 setifAbsent 是NX setIfPresent 对应XX
//保障了 设置key 和 过期工夫 两条命令的 的原子性
while (Boolean.FALSE.equals(
stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", "lockvalue", 3, TimeUnit.SECONDS))) {
try {
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(50);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
try {
// 2.获取库存
String stock = stringRedisTemplate.opsForValue().get("iphone14");
if (stock != null) {
// 3.比拟并且扣减库存
long stockCount = Long.parseLong(stock);
if (stockCount > 0) {
// 4.设置库存
stringRedisTemplate.opsForValue().set("iphone14", String.valueOf(--stockCount));
}
}
} finally {
// 5.开释锁
stringRedisTemplate.delete("lock");
}问题(误删锁)
从下面代码能够发现 如果某个线程获取了锁 并且在执行业务的因为某些起因执行较慢 导致锁曾经到了过期工夫 主动开释了, 那么 其余线程会获取到锁, 而后第一个线程执行实现后 又会去删除锁,而此时的锁曾经是其余线程的锁 , 导致了误删锁的状况
4. 增加UUID 避免误删锁
这里简略演示通过增加 uuid 来避免误删其余线程的锁
String uuid = UUID.randomUUID().toString();
while (Boolean.FALSE.equals(
stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", uuid, 3, TimeUnit.SECONDS))) {
try {
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(50);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
.....
finally {
// 5.开释锁 对锁进行了 uuid 的判断 判断是否是本人的锁
String lockValue = stringRedisTemplate.opsForValue().get("lock");
if (lockValue.equals(uuid)) {
stringRedisTemplate.delete("lock");
}
}问题(误删锁 原子性问题)
能够发现还是有问题 , 尽管咱们比拟了 锁是不是本人的, 然而 还是有可能在刚刚比拟实现 equals 进去后 外面锁生效了 又被其余线程增加了新的锁, 此时还是会有误删的可能
5. Lua 脚本 管制删除锁 的原子性
redis给lua 脚本留了口子通过 eval 命令运行lua脚本来 原子性执行lua脚本里的逻辑
lua 脚本多的就不介绍了, 只须要晓得看懂上面的代码即可
if 10 > 11
then return '10>11'
elseif 10 > 9
then return '10>9'
else
return 'nil'
end同时 在lua里也能够调用 redis的命令 通过 redis.call(‘set’, ‘name’, ‘johnny’)
好了不介绍了 上面来看看 如何通过lua脚本来管制 删除锁的原子性
5.1 lua 脚本删除锁逻辑
if redis.call('get' , 'lock') == uuid
then
redis.call('del' , 'lock')
return 1
else
return 0
end如果 此时 redis中 lock 锁的 uuid = 91dbc829-d44e-4f03-96d8-95a06f3ff975
转化成 能够执行的
if redis.call('get' , KEYS[1]) == ARGV[1] then redis.call('del' , KEYS[1]) return 1 else return 0 end 1 lock 91dbc829-d44e-4f03-96d8-95a06f3ff975** 5.2 redistemplate 执行lua脚本实现
private final String deleteLockLua =
"if redis.call('get' , KEYS[1]) == ARGV[1] then redis.call('del' , KEYS[1]) return 1 else return 0 end";
public void deduct() {
// 1.获取redis 锁
String uuid = UUID.randomUUID().toString();
while (Boolean.FALSE.equals(
stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", uuid, 3, TimeUnit.SECONDS))) {
try {
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(50);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
try {
// 2.获取库存
String stock = stringRedisTemplate.opsForValue().get("iphone14");
if (stock != null) {
// 3.比拟并且扣减库存
long stockCount = Long.parseLong(stock);
if (stockCount > 0) {
// 4.设置库存
stringRedisTemplate.opsForValue().set("iphone14", String.valueOf(--stockCount));
}
}
} finally {
//通过 DefaultRedisScript 来执行 lua脚本
DefaultRedisScript<Boolean> redisScript = new DefaultRedisScript<>();
//Boolean 对应 lua脚本返回的 0 1
redisScript.setResultType(Boolean.class);
//指定须要执行的 lua脚本
redisScript.setScriptText(deleteLockLua);
// 5.开释锁
//留神 须要提供 List<K> keys, Object... args 代表 keys 和 ARGV
stringRedisTemplate.execute(redisScript, Collections.singletonList("lock"), uuid);
}
}压测一下发现失常管制了库存
总结
本篇次要一步步演进手写redis分布式锁的实现, 包含 setnx -> set -> 过期工夫 -> 误删锁 -> uuid管制锁误删-> lua脚本管制删锁的原子性等等.. 其实目前还有问题, 包含 锁续期问题 以及 redis 可重入锁的问题 有机会在欠缺吧
须要留神 redis 中如何应用 lua脚本的, 因为一些原子性操作就是须要lua脚本来管制 包含 redission 框架也是通过lua脚本实现的.
1. 分布式锁
排他性:setnx
避免死锁 须要设置过期工夫
过期工夫 和 设置key 又不是原子性 所以须要缓存 set key v ex 20 nx 命令 ,
避免误删 增加uuid
删除又不是原子性 所以 引入 lua 脚本 解决误删原子问题
if redis.call(‘get’ , ‘lock’) == uuid
then
redis.call(‘del’ , ‘lock’)
return 1
else
return 0
end
可重入解锁
if redis.call(‘hexists’, ‘lock’, ‘uuid’) == 0
then
return nil
elseif redis.call(‘hincrby’ , ‘lock’ , ‘uuid’, -1) == 0
then
return redis.call(‘del’, ‘lock’)
else
return 0
end
可重入加锁
if redis.call(‘exists’,’lock’) == 0 or redis.call(‘hexists’, ‘lock’, ‘uuid’) == 1 then redis.call(‘hincrby’, ‘uuid’, 1) redis.call(‘expire’, ‘lock’, 30) return 1 else return 0 end
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