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导读 | 最近首度应用 ” 分布式锁 ”,现在想想,分布式锁不是孤立的技能点,这其实就是跨主机的线程同步。 |
最近首度应用 ” 分布式锁 ”,现在想想,分布式锁不是孤立的技能点,这其实就是跨主机的线程同步。
单机服务器可以通过共享某堆内存来标记上锁 / 解锁,线程同步说到底是建立在单机操作系统的用户态 / 内核态对共享内存的访问控制。
而分布式服务器不是在同一台机器上:跨主机,因此需要将锁标记存储在所有机器进程都能看到的地方。
在开发很多业务场景会使用到锁,例如库存控制,抽奖等。
例如库存只剩 1 个商品,有三个用户同时打算购买,谁先购买库存立即清零,不能让其他二人也购买成功。
我们常说的线程安全、线程同步方案,包括此次的分布式锁都是基于
“多线程 / 多进程对特定资源同时有更新操作”。
- 分布式系统,一个锁在同一时间只能被一个服务器获取 (这是分布式锁的基础)
- 具备锁失效机制,防止死锁 (防止某些意外,锁没有得到释放,别人也无法得到锁)
Redis SET resource-name anystring NX EX max-lock-time
是一种最简单的分布式锁实现方案。
SET 命令支持多个参数:
- EX seconds– 设置过期时间 (s)
- NX — 如果 key 不存在,则设置 ……
因为 SET 命令参数可以替代 SETNX,SETEX,GETSET,这些命令在未来可能被废弃。
上面的命令返回 OK(或经过重试),客户端就获取到这个锁;
使用 DEL 命令解锁; 到达超时时间会自动释放锁。
在解锁时,增加一些设计,让系统更加健壮:
3. 不要使用固定的 String 值作为锁标记值,而是使用一个不易被猜中的随机值,业内称为 token
4. 不使用 DEL 命令释放锁,而是发送 script 去移除 key
第 3、4 点是为了解决:“锁提前过期,客户端 A 还没有执行完,然后客户端 B 获取了锁,这时客户端 A 执行完了,会不会在删锁的时候把 B 的锁给删掉”— 4 是 3 技术上的推荐实现。
脚本如下:
if redis.call("get",KEYS1] ==ARGV[1])
then
return redis.call("DEL",KEYS[1])
else
return 0
end
下面使用 StackExchange.Redis 写了基于以上考量的代码示例:
///
/// Acquires the lock.
///
///
/// 随机值
///
/// 非阻塞锁
static bool Lock(string key, string token,int expireSecond=10, double waitLockSeconds = 0)
{
var waitIntervalMs = 50;
bool isLock;
DateTime begin = DateTime.Now;
do
{isLock = Connection.GetDatabase().StringSet(key, token, TimeSpan.FromSeconds(expireSecond), When.NotExists);
if (isLock)
return true;
// 不等待锁则返回
if (waitLockSeconds == 0) break;
// 超过等待时间,则不再等待
if ((DateTime.Now - begin).TotalSeconds >= waitLockSeconds) break;
Thread.Sleep(waitIntervalMs);
} while (!isLock);
return false;
}
///
/// Releases the lock.
///
/// true , if lock was released, false otherwise.
/// Key.
/// value
static bool UnLock(string key, string value)
{string lua_script = @"if (redis.call('GET', KEYS[1]) == ARGV[1]) then
redis.call('DEL', KEYS[1])
return true
else
return false
end
";
try
{var res = Connection.GetDatabase().ScriptEvaluate(lua_script,
new RedisKey[] { key},
new RedisValue[] { value});
return (bool)res;
}
catch (Exception ex)
{Console.WriteLine($"ReleaseLock lock fail...{ex.Message}");
return false;
}
}
private static Lazy lazyConnection = new Lazy (() =>
{
ConfigurationOptions configuration = new ConfigurationOptions
{
AbortOnConnectFail = false,
ConnectTimeout = 5000,
};
configuration.EndPoints.Add("10.100.219.9", 6379);
return ConnectionMultiplexer.Connect(configuration.ToString());
});
public static ConnectionMultiplexer Connection => lazyConnection.Value;
以上代码新增了第五点考量:
5. 为避免无限制抢锁,增加了非阻塞锁:轮询_s 等待锁,未等到则不再抢锁
下面并行开启三个任务,同时减少库存:
static void Main(string[] args)
{
// 尝试并行执行 3 个任务
Parallel.For(0, 3, x =>
{string token = $"loki:{x}";
bool isLocked = Lock("loki", token, 5, 10);
if (isLocked)
{Console.WriteLine($"{token} begin reduce stocks (with lock) at {DateTime.Now}.");
Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine($"{token} release lock {UnLock("loki", token)} at {DateTime.Now}.");
}
else
{Console.WriteLine($"{token} begin reduce stocks at {DateTime.Now}.");
}
});
}
可以看到三个并行任务依次获取 / 释放锁
本文从基础的线程安全、线程同步,认识到分布式锁是跨主机的资源线程 / 进程同步方案,以步步为营的风格 演示了 RedisSET 命令做分布式锁的设计考量,好记性不如烂笔头。
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