Redis 分布式锁原理

SETNX key value

EXPIRE key seconds

Long result = jedis.setnx("lockKey", "lockValue");
if (result == 1) {
    // 如果此处程序被异常终止（如直接kill -9进程），则设置超时的操作就无法进行，该锁就会出现死锁
    jedis.expire("lockKey", 3);
}

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

• EX ：设置超时时间，单位是秒；
• PX ：设置超时时间，单位是毫秒；
• NX ：当且仅当对应的 Key 不存在时才进行设置；
• XX ：当且仅当对应的 Key 存在时才进行设置。

jedis.set("lockKey", "lockValue", SetParams.setParams().nx().ex(3));

• 问题一 ：当业务处理的时间超过过期时间后（图中进程 A），由于锁已经被释放，此时其他进程就可以获得该锁（图中进程 B），这意味着有两个进程（A 和 B）同时进入了临界区，此时分布式锁就失效了；
• 问题二 ：如上图所示，当进程 A 业务处理完成后，此时删除的是进程 B 的锁，进而导致分布式锁又一次失效，让进程 B 和 进程 C 同时进入了临界区。

String identifier = UUID.randomUUID() + ":" + Thread.currentThread().getId();
jedis.set("LockKey", identifier, SetParams.setParams().nx().ex(3));

if redis.call("get",KEYS[1]) == ARGV[1] then
    return redis.call("del",KEYS[1])
else
    return 0
end

String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
jedis.eval(script, 
           Collections.singletonList("LockKey"),  // keys的集合
           Collections.singletonList(identifier)  // args的集合
          );

• 由于主从之间的复制操作是异步的，当主节点上创建好锁后，此时从节点上的锁可能尚未创建。而如果此时主节点发生了宕机，从节点上将不会创建该分布式锁；
• 从节点晋升为主节点后，其他进程（或线程）仍然可以在该新主节点创建分布式锁，此时就存在多个进程（或线程）同时进入了临界区，分布式锁就失效了。

• 以毫秒为单位记录当前的时间，作为开始时间；
• 接着采用和单机版相同的方式，依次尝试在每个实例上创建锁。为了避免客户端长时间与某个故障的 Redis 节点通讯而导致阻塞，这里采用快速轮询的方式：假设创建锁时设置的超时时间为 10 秒，则访问每个 Redis 实例的超时时间可能在 5 到 50 毫秒之间，如果在这个时间内还没有建立通信，则尝试连接下一个实例；
• 如果在至少 N/2+1 个实例上都成功创建了锁。并且 当前时间 - 开始时间 < 锁的超时时间 ，则认为已经获取了锁，锁的有效时间等于 超时时间 - 花费时间（如果考虑不同 Redis 实例所在服务器的时钟漂移，则还需要减去时钟漂移）；
• 如果少于 N/2+1 个实例，则认为创建分布式锁失败，此时需要删除这些实例上已创建的锁，以便其他客户端进行创建。
• 该客户端在失败后，可以等待一个随机的时间后，再次进行重试。

SET key 随机数A EX 3 NX  #A客户端
SET key 随机数B EX 3 NX  #B客户端

• 方式一 ：修改 Redis.conf 中 appendfsync 的值为 always，即每次命令后都进行持久化，此时会降低 Redis 性能，进而也会降低分布式锁的性能，但锁的互斥性得到了绝对的保证；
• 方式二 ：一旦节点宕机了，需要等到锁的超时时间过了之后才进行重启，此时相当于原有锁自然失效（但你首先需要保证业务能在设定的超时时间内完成），这种方案也称为延时重启。

// 1.创建RedissonClient,如果与spring集成，可以将RedissonClient声明为Bean,在使用时注入即可
Config config = new Config();
config.useSingleServer().setAddress("redis://192.168.0.100:6379");
RedissonClient redissonClient = Redisson.create(config);
// 2.创建锁实例
RLock lock = redissonClient.getLock("myLock");
try {
    //3.尝试获取分布式锁，第一个参数为等待时间，第二个参数为锁过期时间
    boolean isLock = lock.tryLock(10, 30, TimeUnit.SECONDS);
    if (isLock) {
        // 4.模拟业务处理
        System.out.println("处理业务逻辑");
        Thread.sleep(20 * 1000);
    }
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    //5.释放锁
    lock.unlock();
}
redissonClient.shutdown();

boolean isLock1 = lock.tryLock(0, 30, TimeUnit.SECONDS);
boolean isLock2 = lock.tryLock(0, 30, TimeUnit.SECONDS);

lock.unlock();
lock.unlock();

$ ./redis-server ../redis.conf
$ ./redis-server ../redis.conf --port 6380
$ ./redis-server ../redis.conf --port 6381

// 1.创建RedissonClient
Config config01 = new Config();
config01.useSingleServer().setAddress("redis://192.168.0.100:6379");
RedissonClient redissonClient01 = Redisson.create(config01);
Config config02 = new Config();
config02.useSingleServer().setAddress("redis://192.168.0.100:6380");
RedissonClient redissonClient02 = Redisson.create(config02);
Config config03 = new Config();
config03.useSingleServer().setAddress("redis://192.168.0.100:6381");
RedissonClient redissonClient03 = Redisson.create(config03);
// 2.创建锁实例
String lockName = "myLock";
RLock lock01 = redissonClient01.getLock(lockName);
RLock lock02 = redissonClient02.getLock(lockName);
RLock lock03 = redissonClient03.getLock(lockName);
// 3. 创建 RedissonRedLock
RedissonRedLock redLock = new RedissonRedLock(lock01, lock02, lock03);
try {
    boolean isLock = redLock.tryLock(10, 300, TimeUnit.SECONDS);
    if (isLock) {
        // 4.模拟业务处理
        System.out.println("处理业务逻辑");
        Thread.sleep(200 * 1000);
    }
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    //5.释放锁
    redLock.unlock();
}
redissonClient01.shutdown();
redissonClient02.shutdown();
redissonClient03.shutdown();

Config config = new Config();
// 1.设置WatchdogTimeout
config.setLockWatchdogTimeout(30 * 1000);
config.useSingleServer().setAddress("redis://192.168.0.100:6379");
RedissonClient redissonClient = Redisson.create(config);
// 2.创建锁实例
RLock lock = redissonClient.getLock("myLock");
try {
    //3.尝试获取分布式锁，第一个参数为等待时间
    boolean isLock = lock.tryLock(0, TimeUnit.SECONDS);
    if (isLock) {
        // 4.模拟业务处理
        System.out.println("处理业务逻辑");
        Thread.sleep(60 * 1000);
        System.out.println("锁剩余的生存时间：" + lock.remainTimeToLive());
    }
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    //5.释放锁
    lock.unlock();
}
redissonClient.shutdown();

boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;

boolean tryLock(long waitTime, long leaseTime, TimeUnit unit) throws InterruptedException;

• Distributed locks with Redis
• Redisson Distributed locks and synchronizers