基于redis的分布式锁（redlock）
在分布式系统逐渐变为主流的情况下，开发者会遇到很多在单机系统中不会遇到的问题，而如何实现一个健壮的分布式锁就是很多开发者要面临的一个问题。
分布式锁的实现方式有很多种，本文将讲述一种基于redis实现的分布式锁（至于网上博客上说的那种仅仅利用SETNX命令去实现锁的，这种在单机下还行，如果需要在分布式环境下使用，呵呵~）。
PS：本锁的实现是官方提供的Redlock算法（其实就是翻译了一下，相较于谷歌翻译就是更易读，虽然这看起来没什么，但是很多时候这将最终影响你是否能够理解该算法）
首先，我们列举出满足我们需求的分布式锁的基本要素：
1、安全特性：相互排斥。也就是说在任何时刻，只有一个客
户端可以锁定而不会发生锁被两个客户端同时锁定。
2、活性A：无死锁。也就是说，无论什么情况，例如锁定资源 的客户端崩溃或者网络被分裂也总是可以获取锁的。
3、活性B：容错，只要大多数redis节点启动，客户端就可以获 取并释放锁。然后我们看为什么基于故障切换（master-slave模型，master故障时slave升级为master）的实现是不够的：
使用redis锁定资源最简单的方法是在redis实例中创建一个密 钥，关键是通常使用redis过期功能实现在客户端崩溃后锁的自 动释放。
看起来该实现很好，但是存在这样一个问题：该实现存在单点故 障。考虑这样一个场景，如果redis-master挂掉会怎么样呢？为 了防止redis-master挂掉，我们添加一个slave，如果master挂 掉就切换到slave节点，但很不幸的是，这样是不可行的，通过 这样做无法实现上边的互斥安全属性，因为redis复制是异步 的。
上述模型有一个明显的竞争条件：
1、客户端A获取master设备中的锁定；
2、在将密钥写入slave节点前master崩溃；
3、slave升级为master；
4、客户端B使用同样的密钥获取客户端A本已获取到的资源 锁；
这样就发生了互斥安全问题！
那么如何解决上述问题呢？我们可以这样做：
在尝试克服单实例的节点故障问题前，让我们在这种简单的情况 下检查如何正确的执行它，因为这实际上是一个可执行的方案， 在 应用程序中不时会出现争用情况，并且实现单实例redis的 锁定是我 们描述分布式算法的基础；
要获得锁定，要走的路线如下：
SET resource_name my_random_value NX PX 30000
该命令只在密钥不存在时才会成功设置（NX选项），并且过期 时间为30000毫秒（PX选项）。该键被设置为一个随机值，该随 机值在所有的客户端和所有对该资源的锁定请求中必须唯一（否 则会出现互斥问题，下面会介绍）。
基于随机值是为了以安全的方式释放锁，使用随机值，通过脚本 告诉redis：只有当密钥存在并且存储在密钥中的值恰好与我期 望的值（随机值）一样时，才能移除该密钥。该过程是很重要 的，主要是为了防止一个客户端移除其他客户端创建的锁。例 如：客户端A当前获取到了锁，但是客户端A并不是因为崩溃而 超时，只是被阻塞超时，例如进行数据库操作时被阻塞，所以等 到客户单A阻塞结束后，他会认为他还持有锁，然后会通过DEL 命令尝试释放锁，但是实际上该锁此时是客户端B所有的，而客 户端A并不知道，这样就会造成客户端A将客户端B的锁删除而造 成客户端B锁失效，并且后续客户端B可能还会重复该操作，此 时锁实际上已经失去了作用，而如果加入随机数后，客户端A删 除的时候会校验该随机数，如果发现该随机数与客户端A设置的 不一致时则表示该锁已经不是A所有的，则A不会执行DEL操作， B仍然会持有锁继而保持互斥安全，而这也是为什么要保证随机 数唯一的原因。
现在我们有了一个很好的方法来获得和释放锁，该系统对于由一 个总是可用的redis实例组成的非分布式系统（redis是非分布式 的）是安全的，现在我们尝试将该概念扩展到一个分布式系统。
在上述算法的分布式版本中，我们假设我们有N个redis-master 节点，这些节点完全独立，所以我们不使用复制或任何其他隐式 协调系统。我们已经描述了如何在单个实例中安全的获取和释放 锁，我们理所当然的认为该算法将使用此方法在单个示例中获取 并释放锁。在我们的例子中，我们设置N=5，这是一个合理的 值，所以我们需要在不同的计算机或虚拟机上运行5个redis-ma ster节点，以确保他们以最独立的方式失败（单个节点挂掉不会 影响其他节点）。
为了获得锁，客户端执行以下操作：
1、它以毫秒为单位获取当前时间；
2、它试图依次获取所有N个实例中的锁，在所有实例中使用 相同的密钥名和随机值。在步骤2中，当在每个实例中设置锁 时，客户端使用与锁自动释放时间相比较小的超时以获取它， 例如：如果自动释放时间是10秒，则超时可能在5至50毫秒范 围内。这样当某个redis挂掉后可以防止客户端长时间阻塞在 尝试与该redis实例创建连接的状态，如果redis实例不可用， 那么我们应该尽快尝试与下一个redis实例通讯。
3、客户机通过从当前时间中扣除步骤1中获得的时间戳来计 算获取锁定所花费的时间。当且仅当客户机能获得大多数redi s实例的锁定（至少N/2+1个redis实例的锁定），并且获取该 锁的总时间小于锁有效时间，则认为该锁被获取；
4、如果获得锁，则其有效时间被认为是初始有效时间减去经 过时间，该经过时间如步骤3中计算的那样。（因为如果超过 该时间那么获取的第一个redis实例的锁将会超时自动释 放），该锁将有可能不满足[至少N/2+1个redis实例的锁定] 条件；
5、如果客户端由于某种原因未能获得锁（或者无法锁定N/2 +1个实例或者获得的锁有效时间为负），他将尝试解锁所有 实例（即使他认为他没有获取到锁，方便后续其他客户端重新 获取锁）；算法是异步的吗？
上述算法依赖于这样一个假设：即虽然跨进程没有同步时钟，但 每个进程中的本地时间仍以大约相同的速率步进，与锁的自动释 放时间相比误差较小。这个假设与真实世界的计算机非常相似， 每台计算机都有一个本地时钟，我们通常可以依靠不同的计算机 来产生很小的时钟漂移。
在这一点上，我们需要更好地指定我们的互斥规则：即锁的有效 期只有持有锁的客户端在有效时间（有效时间为步骤3中获得 的）减去某个时间（仅几毫秒以补偿不同主机之间的时钟漂 移）。
参考文献
[2]H. Berenson, P. Bernstein, J. Gray, J.Melton, E. O’Neil,and P. O’Neil. A critique of ANSI SQL isolation levels. InProceedings of the SIGMOD International Conference on Management of Data, pages1–10, May 1995.
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[4]Michael James Cahill. 2009. Serializable Isolation for Snapshot Databases. Sydney Digital Theses. University of Sydney, School of Information Technologies
[5] A. Fekete, D. Liarokapis, E. O’Neil, P.O’Neil, andD. Shasha. Making snapshot isolation serializable. www.codexueyuan.com In ACM transactions on database systems, volume 39(2), pages 492–528, June 2005.
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