前言
我们之前聊过redis的,对基础不了解的可以移步查看一下:
几分钟搞定redis存储session共享——设计实现:https://www.cnblogs.com/xiongze520/p/10333233.html
对同一个资源进行操作,单一的缓存读取没问题了,但是存在并发的时候怎么办呢,为了避免数据不一致,我们需要在操作共享资源之前进行加锁操作。
我们在开发很多业务场景会使用到锁,例如库存控制,抽奖,秒杀等。一般我们会使用内存锁的方式来保证线性的执行。
但现在大多站点都会使用分布式部署,那多台服务器间的就必须使用同一个目标来判断锁。分布式与单机情况下最大的不同在于其不是多线程而是多进程。
图1:分布式站点使用内存锁
图2:分布式站点使用分布式锁
当然我们暂时用不了这么复杂的场景,我们就简单访问redis就行。
设计(悲观锁/乐观锁)
悲观锁方式(认为操作的时候,会出现问题,所以都加锁)
悲观锁(Pessimistic Lock), 顾名思义,就是很悲观,每次去拿数据的时候都认为别人会修改,
所以每次在拿数据的时候都会上锁,这样别人想拿这个数据就会block直到它拿到锁。
传统的关系型数据库里边就用到了很多这种锁机制,比如行锁,表锁等,读锁,写锁等,都是在做操作之前先上锁。
乐观锁方式(认为什么时候不会出问题,所以不上锁,更新的时候去查询判断一下,再此期间是否有人修改过这个数据。)
乐观锁(Optimistic Lock), 顾名思义,就是很乐观,每次去拿数据的时候都认为别人不会修改,
所以不会上锁,但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据,可以使用版本号等机制。
乐观锁适用于多读的应用类型,这样可以提高吞吐量,像数据库如果提供类似于write_condition机制的其实都是提供的乐观锁。
两种锁各有优缺点,不可认为一种好于另一种,像乐观锁适用于写比较少的情况下,即冲突真的很少发生的时候,这样可以省去了锁的开销,
加大了系统的整个吞吐量。但如果经常产生冲突,上层应用会不断的进行retry,这样反倒是降低了性能,所以这种情况下用悲观锁就比较合适。
Redis三个命令
1、SETNX
SETNX key value:当且仅当key不存在时,set一个key为val的字符串,返回1;若key存在,则什么都不做,返回0。
2、expire
expire key timeout:为key设置一个超时时间,单位为second,超过这个时间锁会自动释放,避免死锁。
3、delete
delete key:删除key
在使用Redis实现分布式锁的时候,主要就会使用到这三个命令。
命题:某商品进行库存秒杀。
假设要给某个商品举行秒杀活动,我们事先把库存数据100已经存入到了redis中,我们现在需要来进行库存扣减。
图3:加锁请求示意图
代码实现
我们基于 ServiceStack.Redis 操作
我们创建一个控制台应用(.NET Framework),命名为 RedisLock ,注意,如果创建的是net core的应用,引入的ServiceStack.Redis就要选择core的。
然后在NuGet里面安装ServiceStack.Redis。
Redis连接池
//Redis连接池(配置连接地址,读写连接地址等) public static PooledRedisClientManager RedisClientPool = CreateManager(); private static PooledRedisClientManager CreateManager() { //写节点(主节点) List<string> writes = new List<string>(); writes.Add("10.17.3.97:6379"); //读节点 List<string> reads = new List<string>(); reads.Add("10.17.3.97:6379"); //配置连接池和读写分类 return new PooledRedisClientManager(writes, reads, new RedisClientManagerConfig() { MaxReadPoolSize = 50, //读节点个数 MaxWritePoolSize = 50,//写节点个数 AutoStart = true, DefaultDb = 0 }); }
使用Redis的SetNX命令实现加锁
/// <summary> /// 加锁(使用Redis的SetNX命令实现加锁) /// </summary> /// <param name="key">锁key</param> /// <param name="selfMark">自己标记</param> /// <param name="lockExpirySeconds">锁自动过期时间[默认10](s)</param> /// <param name="waitLockMilliseconds">等待锁时间(ms)</param> /// <returns></returns> public static bool Lock(string key, out string selfMark, int lockExpirySeconds = 10, long waitLockMilliseconds = long.MaxValue) { DateTime begin = DateTime.Now; selfMark = Guid.NewGuid().ToString("N");//自己标记,释放锁时会用到,自己加的锁除非过期否则只能自己打开 using (RedisClient redisClient = (RedisClient)RedisClientPool.GetClient()) { string lockKey = "Lock:" + key; while (true) { string script = string.Format("if redis.call('SETNX', KEYS[1], ARGV[1]) == 1 then redis.call('PEXPIRE',KEYS[1],{0}) return 1 else return 0 end", lockExpirySeconds * 1000); //循环获取取锁 if (redisClient.ExecLuaAsInt(script, new[] { lockKey }, new[] { selfMark }) == 1) { return true; } //不等待锁则返回 if (waitLockMilliseconds == 0) { break; } //超过等待时间,则不再等待 if ((DateTime.Now - begin).TotalMilliseconds >= waitLockMilliseconds) { break; } Thread.Sleep(100); } return false; } }
因为ServiceStack.Redis提供的SetNX方法,并没有提供设置过期时间的方法,对于加锁业务又不能分开执行(如果加锁成功设置过期时间失败导致的永久死锁问题),所以就使用脚本实现,解决了异常情况死锁问题.
如果设置为0,为乐观锁机制,获取不到锁,直接返回未获取到锁.
默认值为long最大值,为悲观锁机制,约等于很多很多天,可以理解为一直等待.
释放锁
/// <summary> /// 释放锁 /// </summary> /// <param name="key">锁key</param> /// <param name="selfMark">自己标记</param> public static void UnLock(string key, string selfMark) { using (RedisClient redisClient = (RedisClient)RedisClientPool.GetClient()) { string lockKey = "Lock:" + key; var script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end"; redisClient.ExecLuaAsString(script, new[] { lockKey }, new[] { selfMark }); } }