Redis实现分布式锁

Redis实现分布式锁

分布式锁其实可以理解为：控制分布式系统有序的去对共享资源进行操作，通过互斥来保持一致性。 举个不太恰当的例子：假设共享的资源就是一个房子，里面有各种书，分布式系统就是要进屋看书的人，分布式锁就是保证这个房子只有一个门并且一次只有一个人可以进，而且门只有一把钥匙。然后许多人要去看书，可以，排队，第一个人拿着钥匙把门打开进屋看书并且把门锁上，然后第二个人没有钥匙，那就等着，等第一个出来，然后你在拿着钥匙进去，然后就是以此类推。

实现原理：

  • 互斥性

    • 保证同一时间只有一个客户端可以拿到锁，也就是可以对共享资源进行操作

  • 安全性

    • 只有加锁的服务才能有解锁权限，也就是不能让a加的锁，bcd都可以解锁，如果都能解锁那分布式锁就没啥意义了
    • 可能出现的情况就是a去查询发现持有锁，就在准备解锁，这时候忽然a持有的锁过期了，然后b去获得锁，因为a锁过期，b拿到锁，这时候a继续执行第二步进行解锁如果不加校验，就将b持有的锁就给删除了

  • 避免死锁

    • 出现死锁就会导致后续的任何服务都拿不到锁,不能再对共享资源进行任何操作了

  • 保证加锁与解锁操作是原子性操作

    • 这个其实属于是实现分布式锁的问题，假设a用redis实现分布式锁
    • 假设加锁操作，操作步骤分为两步：
    • 1，设置key set（key，value）2，给key设置过期时间
    • 假设现在a刚实现set后，程序崩了就导致了没给key设置过期时间就导致key一直存在就发生了死锁

参考：

https://www.cnblogs.com/cmyxn/p/9047848.html（java）

https://www.cnblogs.com/syhx/p/9753433.html(PHP)

redis分布式锁的完整代码：

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<?php
/**
 * 实现Redis分布锁
 */ 
$key        = 'test';       //要更新信息的缓存KEY
$lockKey    = 'lock:'.$key; //设置锁KEY
$lockExpire = 10;           //设置锁的有效期为10秒
 
//获取缓存信息
$result = $redis->get($key);
//判断缓存中是否有数据
if(empty($result))
{
    $status = TRUE;
    while ($status)
    {
        //设置锁值为当前时间戳 + 有效期
        $lockValue = time() + $lockExpire;
        /**
         * 创建锁
         * 试图以$lockKey为key创建一个缓存,value值为当前时间戳
         * 由于setnx()函数只有在不存在当前key的缓存时才会创建成功
         * 所以，用此函数就可以判断当前执行的操作是否已经有其他进程在执行了
         * @var [type]
         */
        $lock = $redis->setnx($lockKey, $lockValue);
        /**
         * 满足两个条件中的一个即可进行操作
         * 1、上面一步创建锁成功;
         * 2、   1）判断锁的值（时间戳）是否小于当前时间    $redis->get()
         *      2）同时给锁设置新值成功    $redis->getset()
         */
        if(!empty($lock) || ($redis->get($lockKey) < time() && $redis->getSet($lockKey, $lockValue) < time() ))//存在锁||(当前值<当前时间&&旧值<当前时间)
        {
            //给锁设置生存时间
            $redis->expire($lockKey, $lockExpire);
            //******************************
            //此处执行插入、更新缓存操作...
            //******************************
 
            //以上程序走完删除锁
            //检测锁是否过期，过期锁没必要删除，redis自动删除
            if($redis->ttl($lockKey))
                $redis->del($lockKey);
            $status = FALSE;
        }else{
            /**
             * 如果存在有效锁这里做相应处理
             *      等待当前操作完成再执行此次请求
             *      直接返回
             */
            sleep(2);//等待2秒后再尝试执行操作
        }
    }
}

参考：https://blog.csdn.net/panjiapengfly/article/details/84758971
redis补充知识

setnx(key, value)，含义就是SET if Not Exists；如果key不存在，则设置当前key成功，返回1；如果当前key已经存在，则设置当前key失败，返回0。

msetnx()所有给定 key 都不存在时，同时设置一个或多个 key-value 对。成功，返回 1 ，失败(至少有一个 key 已经存在)，那么返回 0 。

setex(key,seconds,value)为set和expir的结合，关联值和设置生存时间两个动作会在同一时间内完成。

setrange(key_name,8,’yy‘)将原 key_name对应的值第8位后开始替换为 yy子字符串

mset()一次设置多个key 的值，成功返回 ok 表示所有的值都设置了，失败返回 0 表示没有任何值被设置。

例如：>mset key1 HongWan1 key2 HongWan2

get(key) 获取key的值，如果存在，则返回；如果不存在，则返回nil。

getset(key, newValue)该方法是原子的，对key设置newValue这个值，并且返回key原来的旧值。 假设key原来是不存在的，返回nil

expire（key_name ,time_in_seconds）命令设置一个键的生存时间，到时间后redis会自动删除它 （单位/秒)

ttl(key_name) 以秒为单位返回 key 的剩余过期时间。当 key 不存在时，返回 -2 。 当 key 存在但没有设置剩余生存时间时，返回 -1

del(key_name) 用于删除已存在的键。不存在的 key 会被忽略。

抢红包高并发解决方案

1、悲观锁，用sql+for update

当一条线程抢占了资源后，其他的线程将得不到资源，那么这个时候， CPU 就会将这些得不到资源的线程挂起，挂起的线程也会消耗CPU 的资源，尤其是在高井发的请求中。一旦线程l 提交了事务，那么锁就会被释放，这个时候被挂起的线程就会开始竞争资源，那么竞争到的线程就会被CPU 恢复到运行状态，继续运行。使用悲观锁就会造成大量的线程被挂起和恢复，造成性能下降。

2、乐观锁（非阻塞锁）

是一种不会阻塞其他线程并发的机制，它不使用数据库的锁进行实现，一般用版本号机制。读取出数据时，将此版本号一同读出，之后更新时，对此版本号加一。

但由于版本不一致的问题，会存在大量红包争抢失败的问题。加入重入机制，提高抢红包的成功率。使用时间戳或者规定抢红包次数

3、redis分布式锁

采用缓存技术，利用Redis的轻量级、便捷、快速的机制解决高并发问题。但是如何解决数据不一致带来的超发问题呢？用分布式锁，缓存中存入一个值(key-value)，谁拿到这个值谁就可以执行代码。当信息存入缓存、库存-1之后，我们释放锁。为了防止死锁的发生，可以设置锁的过期时间来解决。

参考：https://blog.csdn.net/qq_33764491/article/details/81083644