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[導讀]談起Redis鎖,下面三個,算是出現(xiàn)最多的高頻詞匯:SetnxRedLockRedissonSetnx目前通常所說的Setnx命令,并非單指Redis的setnxkeyvalue這條命令。一般代指Redis中對Set命令加上NX參數(shù)進行使用,Set這個命令,目前已經支持這么多參數(shù)...

面試問Redis分布式鎖,我臉都綠了……


談起 Redis 鎖,下面三個,算是出現(xiàn)最多的高頻詞匯:

  • Setnx

  • RedLock

  • Redisson


Setnx


目前通常所說的 Setnx 命令,并非單指 Redis 的 setnx key value 這條命令。

一般代指 Redis 中對 Set 命令加上 NX 參數(shù)進行使用,Set 這個命令,目前已經支持這么多參數(shù)可選:


SET?key?value?[EX?seconds|PX?milliseconds]?[NX|XX]?[KEEPTTL]

當然了,就不在文章中默寫 API 了,基礎參數(shù)還有不清晰的,可以蹦到官網。


面試問Redis分布式鎖,我臉都綠了……


上圖是筆者畫的 Setnx 大致原理,主要依托了它的 Key 不存在才能 Set 成功的特性,進程 A 拿到鎖,在沒有刪除鎖的 Key 時,進程 B 自然獲取鎖就失敗了。

那么為什么要使用 PX 30000 去設置一個超時時間?是怕進程 A 不講道理啊,鎖沒等釋放呢,萬一崩了,直接原地把鎖帶走了,導致系統(tǒng)中誰也拿不到鎖。


面試問Redis分布式鎖,我臉都綠了……


就算這樣,還是不能保證萬無一失。如果進程 A 又不講道理,操作鎖內資源超過筆者設置的超時時間,那么就會導致其他進程拿到鎖,等進程 A 回來了,回手就是把其他進程的鎖刪了,如圖:


面試問Redis分布式鎖,我臉都綠了……


還是剛才那張圖,將 T5 時刻改成了鎖超時,被 Redis 釋放。

進程 B 在 T6 開開心心拿到鎖不到一會,進程 A 操作完成,回手一個 Del,就把鎖釋放了。

當進程 B 操作完成,去釋放鎖的時候(圖中 T8 時刻):


面試問Redis分布式鎖,我臉都綠了……


找不到鎖其實還算好的,萬一 T7 時刻有個進程 C 過來加鎖成功,那么進程 B 就把進程 C 的鎖釋放了。

以此類推,進程 C 可能釋放進程 D 的鎖,進程 D....(禁止套娃),具體什么后果就不得而知了。

所以在用 Setnx 的時候,Key 雖然是主要作用,但是 Value 也不能閑著,可以設置一個唯一的客戶端 ID,或者用 UUID 這種隨機數(shù)。

當解鎖的時候,先獲取 Value 判斷是否是當前進程加的鎖,再去刪除。偽代碼:


String?uuid?=?xxxx;
//?偽代碼,具體實現(xiàn)看項目中用的連接工具
//?有的提供的方法名為set?有的叫setIfAbsent
set?Test?uuid?NX?PX?3000
try{
//?biz?handle....
}?finally?{
????//?unlock
????if(uuid.equals(redisTool.get('Test')){
????????redisTool.del('Test');
????}
}

這回看起來是不是穩(wěn)了?相反,這回的問題更明顯了,在 Finally 代碼塊中,Get 和 Del 并非原子操作,還是有進程安全問題。


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為什么有問題還說這么多呢?有如下兩點原因:

  • 搞清劣勢所在,才能更好的完善。

  • 上文中最后這段代碼,還是有很多公司在用的。


大小項目悖論:大公司實現(xiàn)規(guī)范,但是小司小項目雖然存在不嚴謹,可并發(fā)倒也不高,出問題的概率和大公司一樣低。


-- 魯迅


面試問Redis分布式鎖,我臉都綠了……


那么刪除鎖的正確姿勢之一,就是可以使用 Lua 腳本,通過 Redis 的 eval/evalsha 命令來運行:


-- lua刪除鎖:
-- KEYS和ARGV分別是以集合方式傳入的參數(shù),對應上文的Test和uuid。
--?如果對應的value等于傳入的uuid。
if?redis.call('get',?KEYS[1])?==?ARGV[1]?
????then?
????--?執(zhí)行刪除操作
????????return?redis.call('del',?KEYS[1])?
????else?
????--?不成功,返回0
????????return?0?
end

通過 Lua 腳本能保證原子性的原因說的通俗一點:就算你在 Lua 里寫出花,執(zhí)行也是一個命令(eval/evalsha)去執(zhí)行的,一條命令沒執(zhí)行完,其他客戶端是看不到的。

那么既然這么麻煩,有沒有比較好的工具呢?就要說到 Redisson 了。

介紹 Redisson 之前,筆者簡單解釋一下為什么現(xiàn)在的 Setnx 默認是指 Set 命令帶上 NX 參數(shù),而不是直接說是 Setnx 這個命令。

因為 Redis 版本在 2.6.12 之前,Set 是不支持 NX 參數(shù)的,如果想要完成一個鎖,那么需要兩條命令:1.?setnx?Test?uuid
2.?expire?Test?30

即放入 Key 和設置有效期,是分開的兩步,理論上會出現(xiàn) 1 剛執(zhí)行完,程序掛掉,無法保證原子性。

但是早在 2013 年,也就是 7 年前,Redis 就發(fā)布了 2.6.12 版本,并且官網(Set 命令頁),也早早就說明了“SETNX,SETEX,PSETEX 可能在未來的版本中,會棄用并永久刪除”。
筆者曾閱讀過一位大佬的文章,其中就有一句指導入門者的面試小套路,具體文字忘記了,大概意思如下:說到 Redis 鎖的時候,可以先從 Setnx 講起,最后慢慢引出 Set 命令的可以加參數(shù),可以體現(xiàn)出自己的知識面。

如果有緣你也閱讀過這篇文章,并且學到了這個套路,作為本文的筆者我要加一句提醒:請注意你的工作年限!首先回答官網表明即將廢棄的命令,再引出 Set 命令七年前的“新特性”,如果是剛畢業(yè)不久的人這么說,面試官會以為自己穿越了。

你套路面試官,面試官也會套路你。??


-- vt?沃茲基碩德


Redisson


Redisson 是 Java 的 Redis 客戶端之一,提供了一些 API 方便操作 Redis。
但是 Redisson 這個客戶端可有點厲害,筆者在官網截了僅僅是一部分的圖:


面試問Redis分布式鎖,我臉都綠了……


這個特性列表可以說是太多了,是不是還看到了一些 JUC 包下面的類名,Redisson 幫我們搞了分布式的版本。

比如 AtomicLong,直接用 RedissonAtomicLong 就行了,連類名都不用去新記,很人性化了。

鎖只是它的冰山一角,并且從它的 Wiki 頁面看到,對主從,哨兵,集群等模式都支持,當然了,單節(jié)點模式肯定是支持的。

本文還是以鎖為主,其他的不過多介紹。Redisson 普通的鎖實現(xiàn)源碼主要是 RedissonLock 這個類,還沒有看過它源碼的盆友,不妨去瞧一瞧。

源碼中加鎖/釋放鎖操作都是用 Lua 腳本完成的,封裝的非常完善,開箱即用。這里有個小細節(jié),加鎖使用 Setnx 就能實現(xiàn),也采用 Lua 腳本是不是多此一舉?

筆者也非常嚴謹?shù)乃伎剂艘幌拢哼@么厲害的東西哪能寫廢代碼?


面試問Redis分布式鎖,我臉都綠了…… ?


其實筆者仔細看了一下,加鎖解鎖的 Lua 腳本考慮的非常全面,其中就包括鎖的重入性,這點可以說是考慮非常周全,我也隨手寫了代碼測試一下:


面試問Redis分布式鎖,我臉都綠了……


的確用起來像 JDK 的 ReentrantLock 一樣絲滑,那么 Redisson 實現(xiàn)的已經這么完善,RedLock 又是什么?

RedLock



面試問Redis分布式鎖,我臉都綠了……


RedLock的中文是直譯過來的,就叫紅鎖。紅鎖并非是一個工具,而是 Redis 官方提出的一種分布式鎖的算法。

就在剛剛介紹完的 Redisson 中,就實現(xiàn)了 RedLock 版本的鎖。也就是說除了 getLock 方法,還有 getRedLock 方法。

筆者大概畫了一下對紅鎖的理解:


面試問Redis分布式鎖,我臉都綠了……


如果你不熟悉 Redis 高可用部署,那么沒關系。RedLock 算法雖然是需要多個實例,但是這些實例都是獨自部署的,沒有主從關系。
RedLock 作者指出,之所以要用獨立的,是避免了 Redis 異步復制造成的鎖丟失,比如:主節(jié)點沒來的及把剛剛 Set 進來這條數(shù)據(jù)給從節(jié)點,就掛了。

有些人是不是覺得大佬們都是杠精啊,天天就想著極端情況。其實高可用嘛,拼的就是 99.999...% 中小數(shù)點后面的位數(shù)。

回到上面那張簡陋的圖片,紅鎖算法認為,只要 2N 1 個節(jié)點加鎖成功,那么就認為獲取了鎖, 解鎖時將所有實例解鎖。

流程為:

  • 順序向五個節(jié)點請求加鎖

  • 根據(jù)一定的超時時間來推斷是不是跳過該節(jié)點

  • 三個節(jié)點加鎖成功并且花費時間小于鎖的有效期

  • 認定加鎖成功


也就是說,假設鎖 30 秒過期,三個節(jié)點加鎖花了 31 秒,自然是加鎖失敗了。

這只是舉個例子,實際上并不應該等每個節(jié)點那么長時間,就像官網所說的那樣,假設有效期是 10 秒,那么單個 Redis 實例操作超時時間,應該在 5 到 50 毫秒(注意時間單位)。

還是假設我們設置有效期是 30 秒,圖中超時了兩個 Redis 節(jié)點。那么加鎖成功的節(jié)點總共花費了 3 秒,所以鎖的實際有效期是小于 27 秒的。

即扣除加鎖成功三個實例的 3 秒,還要扣除等待超時 Redis 實例的總共時間。看到這,你有可能對這個算法有一些疑問,那么你不是一個人。

回頭看看 Redis 官網關于紅鎖的描述,就在這篇描述頁面的最下面,你能看到著名的關于紅鎖的神仙打架事件。

面試問Redis分布式鎖,我臉都綠了……


即Martin Kleppmann和Antirez的RedLock辯論。一個是很有資歷的分布式架構師,一個是Redis之父。
官方掛人,最為致命。開個玩笑,要是質疑能被官方掛到官網,說明肯定是有價值的。

所以說如果項目里要使用紅鎖,除了紅鎖的介紹,不妨要多看兩篇文章,即:

  • Martin Kleppmann 的質疑貼

  • Antirez 的反擊貼


總結


看了這么多,是不是發(fā)現(xiàn)如何實現(xiàn),都不能保證 100% 的穩(wěn)定。程序就是這樣,沒有絕對的穩(wěn)定,所以做好人工補償環(huán)節(jié)也是重要的一環(huán),畢竟:技術不夠,人工來湊!


原文鏈接:https://juejin.im/post/5e61a454e51d4526f071e1df版權歸原作者所有,如有侵權,請聯(lián)系刪除。

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