redis分布式锁面临的几个问题及解决方案

简介: redis分布式锁面临的几个问题及解决方案

前言

在我们的日常开发过程中,一般都会有一些定时任务,在集群环境中为保证定时任务运行在某一台机器上,这个时候就需要使用到分布式锁;另外在一些第三方框架中也会有分布式锁的应用,比如Seata分布式事务中,AT模式的行锁就是存放在TC服务中,一旦抢占到行锁的服务才能够操作对应的表数据,没拿到行锁的服务只能等待锁释放;

在日常开发中,通常会采用redis作为中间存储层来实现分布式锁。

redis分布式锁的几个问题及对应解决方案

一般我们实现的分布式锁伪代码如下,和jvm内存锁差不多:

try{
  boolean lock = false;
  // 上锁
  if(lock = tryLock()){
    // TODO 执行业务逻辑
  }
}finally{
  if(lock){
    // 解锁
    unlock();
  }
}
复制代码
  • 锁无法释放问题:

一旦抢占到锁的服务在执行业务逻辑时宕机了,那么该分布式锁就无法解除,其他服务就永远无法抢占到分布式锁;

为了解决抢占锁的服务宕机后导致其他服务无法拿到锁的问题,我们可以给分布式锁设置一个过期时间。伪代码如下:

try{
  boolean lock = false;
  // 上锁,过期时间30秒
  if(lock = tryLock(30)){
    // TODO 执行业务逻辑
  }
}finally{
  if(lock){
    // 解锁
    unlock();
  }
}
复制代码
  • 过期时间无法确定

因为我们无法为每个任务提前计算好执行时间,当前我们设置的过期时间是30秒,假如有任何一个任务的执行时间超过了30秒,那么就会导致过期后,有其他的进程抢占了分布式锁,也就意味着同一时间有多个任务在一个分布式锁中,这显然违背了分布式锁的互斥性;

  • 加解锁的同源性

如果任务A执行时间过长,任务还没执行完毕,分布式锁就过期了,那么任务B抢占到分布式锁,当任务A执行完毕后,将执行解锁操作,此刻解除的锁是任务B抢占到的锁;

为了解决上述两个问题,我们需要做以下处理:

1.为了在任务执行期间保证分布式锁不过期,我们需要添加一个定时任务检测分布式锁的剩余时间,当ttl还剩10秒时,我们可以给这个分布式锁续到30秒,直至任务执行完毕,该分布式锁被删除;

2.为了解决加解锁的同源性问题,我们在加锁的时候,需要带上相关的业务标签,比如tryLock(key,taskA,30)表示分布式锁key对应的值是taskA,过期时间为30秒,解锁时unlock(key,taskA)一定要对比此刻锁对应的值一定要时taskA;这样的话,才能保证加解锁的同源性;

所以,我们又可以升级一下我们的伪代码了:

try{
  String key = "myLock"
  String taskName = "taskA";
  boolean lock = false;
  // 上锁,过期时间30秒
  if(lock = tryLock(key,taskName,30)){
    // TODO 执行业务逻辑
  }
}finally{
  if(lock){
    // 解锁
    unlock(key,taskName);
  }
}
复制代码
  • 可重入性

在我们平时使用的jvm锁synchronized中,同一个线程是可以多次获取锁的,这称为锁的重入,那么我们的分布式锁可不可以实现类似的功能呢?

答案是可以的,我们需要修改底层实现分布式锁的的数据结构为HashmyLock:taskA:countmyLock代表分布式锁的key,taskA代表对应的对应的Hash结构的key,count代表锁重入的次数,每次重入加1,解锁就减1;

  • 原子性

我们在加解锁的过程中,必须保证加锁、解锁操作的原子性,所以我们必须通过Lua脚本来实现上述两个方法;

小结

我们通过伪代码一步一步提出redis分布式锁面临的问题,并同时给出了对应的解决方案,我们下面做出以下几点小结:

  1. redis分布式锁的加锁、解锁操作必须通过Lua脚本保证原子性;
  2. 为了保证服务宕机后不会影响其他服务抢占锁,需要设置锁的过期时间;
  3. 锁的过期时间带来两个问题,一个是无法确定任务执行时间;另一个就是过期后有可能导致加解锁不能保证同源性;
  4. 加上watch dog机制保证任务没执行完毕,锁不会过期;
  5. 加锁、解锁都带上对应的值标记,解锁时一定要判断是否和加锁的值一致,保证加解锁的同源性;
  6. 通过redis Hash结构实现分布式锁的重入性;



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