什么是分布式锁?Redis实现分布式锁详解

目录

前言:

分布式系统买票示例

引入redis做分布式锁

引入过期时间

引入校验id

引入lua脚本

过期时间续约问题

redlock算法

小结:


前言:

    在分布式系统中,涉及多个主机访问同一块资源,此时就需要锁来做互斥控制,避免出现类似线程安全问题。而Java中的synchronized只是对当前进程中的线程有效,多个主机实际上是多个进程,那么它就无能为力了,此时就需要分布式锁。

分布式系统买票示例

    客户端访问买票服务器进行买票操作,当买到票之后数据库余票执行减1操作。

    客户端1先执行查询余票操作,发现余票还有一张,买票成功后服务器操作数据库执行减1操作。如果此时客户端1还没有执行数据库减1操作,客户端2执行了查询余票操作,发现余票也是一张,那么也进行数据库减1操作,那么此时客户端1和客户端2都会买到票。把一张票卖给了两个人,显然这是不合理的。

引入redis做分布式锁

    引入分布式锁,所谓分布式锁实际上就是一个/一组单独的服务器程序,给其他服务提供 “加锁” 服务。redis是一种典型的实现分布式锁的方案,但不是唯一一种。

    为了解决上述超卖问题,买票服务器在进行买票的时候,就需要先加锁。

    加锁实际上就是在redis上设置一个特殊的键值对,完成上述买票操作再删除这个键值对。(此时认为这个键值对就是分布式锁)

    其他服务器在买票的时候,也去redis尝试设置这样的键值对,如果发现键值对已经存在,就认为“加锁失败”,此时该进程是放弃还是阻塞就看具体的实现策略了。

    这样就可以保证第一个服务器执行查询-更新的过程中,第二个服务器不会执行查询操作,也就解决了上述超卖问题。

注意:

    上述买票的场景也可以使用MySQL的事务解决,批量执行查询-更新操作。但是分布式系统中数据库不一定是MySQL,也可能是其他数据库没有事务,因此使用redis作为分布式锁是比较好的解决方案。

引入过期时间

    redis中使用 set nx 命令可以实现加锁效果,解锁使用 del 命令来完成。

    如果某个服务器 set nx 成功了,还没有执行 del 命令就挂了,此时redis上的锁就无法删除,其他服务器就无法获取到锁。

解决方案:

    可以在set key 的时候设置过期时间,一旦时间到锁自动就释放了。redis中可以使用 set ex nx命令完成。此时这个过期时间范围设置就显得尤为重要了,后面会有解释(过期时间续约问题)。

注意:

    务必使用 set ex nx 命令一次性执行加锁和设置过期时间操作。如果使用set nx 设置锁,然后使用 expire 设置过期时间,就可能出现这两个命令一个成功一个失败,就算使用redis事务只能保证两条命令一块执行,但不能保证其正确性。相比之下一条命令直接操作就比较稳妥。

引入校验id

    是否会出现服务器1执行了加锁操作,被其他服务器删除的情况呢?

    这种情况有可能出现,代码总会有bug,需要提前去防止。

解决方案:

    给服务器编号,每个服务器都有自己的唯一标识。进行加锁的时候,设置键值对.key对应要对哪个资源加锁(比如车次),value就可以存储服务器编号,标识出这个锁是哪个服务器加的。

    解锁的时候就可以进行校验,先查询这个锁的服务器编号,和自己服务器编号进行对比。如果一致则执行解锁操作,否则就失败。服务器这边需要执行校验逻辑,此时就可以有效避免误解锁。

引入lua脚本

    一个服务器内部也可能是多线程的,就有可能存在两个线程执行上述判断然后解锁操作。由于不是原子的,就有可能出现问题。

    服务器1的线程A和线程B都执行解锁操作,如果线程A拿到锁判断完后,还没有执行DEL操作,此时线程B也拿到锁判断也会成功,那么就会执行两次DEL操作。

    如果在线程A执行DEL之后,线程B执行DEL之前,服务器2的线程C在redis中进行加锁操作(此时由于线程A已经执行了DEL操作,因此可以加锁成功)。由于线程B已经校验完成,那么执行DEL就会删除掉服务器2加的锁。该问题就是因为GET和DEL操作不是原子的,就会出现问题。

    解决上述问题,可以使用redis事务,保证GET和DEL的原子性,在执行期间不会有插队情况出现。但是一般不会这样做,引入lua脚本是更加有效的解决方案。

    lua是一门编程语言,作为redis内嵌脚本,lua语言特别轻量,实现一个lua的解释器消耗系统资源非常小。

    可以使用lua编写一些逻辑,把这个脚本上传到服务器上,然后客户端就可以控制redis执行这些脚本了。redis执行lua脚本的时候,是原子的,相当于执行一条命令一样。(redis官方文档中提出lua属于是redis事务的替代方案)。

过期时间续约问题

    在加锁的时候key需要设置过期时间,那么这个时间设置多少合适呢?

    如果设置短,那么有可能在业务逻辑还没执行完,锁就被释放了。

    如果设置长,那么锁释放就会不及时。

动态续约:

    初始情况下设置一个时间比较短的过期时间(灵活进行调整),如果发现时间快到的时候,业务逻辑还没执行完,那就在续上一些过期时间(无限续约)。直到业务逻辑执行完成,锁也可以在较短时间内被释放。

    如果服务器中途挂了,那也没有负责续约的线程了,此时锁也可以在较短时间内被释放。

    动态续约往往需要服务器这边一个专门的线程负责,把这个线程就叫做看门狗(watch dog)。

redlock算法

    使用redis作为分布式锁,那么就需要保证redis的高可用。

    使用redis哨兵机制,当主节点挂了可以投票选举从节点作为主节点。但是如果在主节点加锁后还没来得及同步给从节点,主节点就宕机了。此时哨兵选举的从节点也就不存在该锁了。

    作为分布式系统,就需要随时考虑某个节点挂了,不会影响大局。

    redlock算法核心思想就是:冗余

    此处加锁会按照一定顺序,对这些redis主节点都进行加锁。如果某个节点宕机了,没关系继续给下一个redis主节点加锁。如果加锁成功节点个数超过总个数一半,就视为加锁成功。同理,解锁需要把上述节点都执行解锁操作。这里就不会因为某个节点挂了,而导致加不上锁的情况。

小结:

    这里实际上实现了互斥锁,还可以使用redis做读写锁,可重入锁,公平锁等等。 

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:/a/190745.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系我们进行投诉反馈qq邮箱809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

[论文阅读]CBAM——代码实现和讲解

CBAM 论文网址:CBAM 论文代码:CBAM 本文提出了一种卷积块注意力模块(CBAM),它是卷积神经网络(CNN)的一种轻量级、高效的注意力模块。该模块沿着通道和空间两个独立维度依次推导注意力图&#x…

ehr人力资源管理系统(实际项目源码)

eHR人力资源管理系统:功能强大的人力资源管理工具 随着企业规模的不断扩大和业务需求的多样化,传统的人力资源管理模式已无法满足现代企业的需求。eHR人力资源管理系统作为一种先进的管理工具,能够为企业提供高效、准确、实时的人力资源管理…

GPT实战系列-GPT训练的Pretraining,SFT,Reward Modeling,RLHF

GPT实战系列-GPT训练的Pretraining,SFT,Reward Modeling,RLHF 文章目录 GPT实战系列-GPT训练的Pretraining,SFT,Reward Modeling,RLHFPretraining 预训练阶段Supervised FineTuning (SFT&#x…

基于51单片机交通灯夜间模式+紧急模式_易懂版_(仿真+代码_报告_讲解)

J029 51单片机交通灯_易懂版__夜间紧急(仿真代码_报告_讲解) 51单片机交通灯_易懂版_ 1 **讲解视频:**2 **功能要求**3 **仿真图:**4 **程序设计:**5 **设计报告**6 **资料清单&&下载链接:****资料下载链接&am…

超好玩C++控制台打飞机小游戏,附源码

我终于决定还是把这个放出来。 视频在这:https://v.youku.com/v_show/id_XNDQxMTQwNDA3Mg.html 具体信息主界面上都有写。 按空格暂停,建议暂停后再升级属性。 记录最高分的文件进行了加密。 有boss(上面视频2分47秒)。 挺好…

2023年【N1叉车司机】新版试题及N1叉车司机作业考试题库

题库来源:安全生产模拟考试一点通公众号小程序 N1叉车司机新版试题参考答案及N1叉车司机考试试题解析是安全生产模拟考试一点通题库老师及N1叉车司机操作证已考过的学员汇总,相对有效帮助N1叉车司机作业考试题库学员顺利通过考试。 1、【多选题】《中华…

Linux系统编程 day05 进程控制

Linux系统编程 day05 进程控制 1. 进程相关概念2. 创建进程3. exec函数族4. 进程回收 1. 进程相关概念 程序就是编译好的二进制文件,在磁盘上,占用磁盘空间。程序是一个静态的概念。进程即使启动了的程序,进程会占用系统资源,如内…

【服务器能干什么】二十分钟搭建一个属于自己的 RSS 服务

如果大家不想自己捣鼓,只是想尝尝鲜,可以在下面留言,我后台帮大家开几个账号玩一玩。 哔哩哔哩【高清版本可以点击去吐槽到 B 站观看】:【VPS服务器到底能干啥】信息爆炸的年代,如何甄别出优质的内容?你可能需要自建一个RSS服务!_哔哩哔哩_bilibili 前言 RSS 服务 市…

MySQL表连接

文章目录 MySQL内外连接1.内连接2.外连接(1)左外连接(2)右外连接 3.简单案例 MySQL内外连接 1.内连接 内连接的SQL如下: SELECT ... FROM t1 INNER JOIN t2 ON 连接条件 [INNER JOIN t3 ON 连接条件] ... AND 其他条件;说明一下…

2.5 逆矩阵

一、逆矩阵的注释 假设 A A A 是一个方阵,其逆矩阵 A − 1 A^{-1} A−1 与它的大小相同, A − 1 A I A^{-1}AI A−1AI。 A A A 与 A − 1 A^{-1} A−1 会做相反的事情。它们的乘积是单位矩阵 —— 对向量无影响,所以 A − 1 A x x A^{…

QT基础开发笔记

用VS 写QT ,设置exe图标的方法: 选定工程--》右键--》添加---》资源--》 QString 字符串用法总结说明 Qt QString 增、删、改、查、格式化等常用方法总结_qstring 格式化-CSDN博客 总结来说: QString 的 remove有两种用法,&am…

【C++】类和对象(下篇)

这里是目录 构造函数(续)构造函数体赋值初始化列表 explicit关键字隐式类型转换 static成员友元友元函数友元类 内部类匿名对象匿名对象的作用const引用匿名对象 构造函数(续) 构造函数体赋值 在创建对象时,编译器通…

02、Tensorflow实现手写数字识别(数字0-9)

02、Tensorflow实现手写数字识别(数字0-9) 开始学习机器学习啦,已经把吴恩达的课全部刷完了,现在开始熟悉一下复现代码。对这个手写数字实部比较感兴趣,作为入门的素材非常合适。 基于Tensorflow 2.10.0与pycharm 1…

SASS的导入文件详细教程

文章目录 前言导入SASS文件使用SASS部分文件默认变量值嵌套导入原生的CSS导入后言 前言 hello world欢迎来到前端的新世界 😜当前文章系列专栏:Sass和Less 🐱‍👓博主在前端领域还有很多知识和技术需要掌握,正在不断努…

电子学会C/C++编程等级考试2022年12月(二级)真题解析

C/C++等级考试(1~8级)全部真题・点这里 第1题:数组逆序重放 将一个数组中的值按逆序重新存放。例如,原来的顺序为8,6,5,4,1。要求改为1,4,5,6,8。输入 输入为两行:第一行数组中元素的个数n(1输出 输出为一行:输出逆序后数组的整数,每两个整数之间用空格分隔。样例输入 …

Linux:docker基础操作(3)

docker的介绍 Linux:Docker的介绍(1)-CSDN博客https://blog.csdn.net/w14768855/article/details/134146721?spm1001.2014.3001.5502 通过yum安装docker Linux:Docker-yum安装(2)-CSDN博客https://blog.…

Mac 最佳使用指南

官方 Mac 使用手册如何在macOS系统安装根证书mac Terminal config proxy 【mac 终端配置代理】iPhone 安装 iOS 17公测版(Public Beta)macOS 最佳命令行客户端:iTermMac 配置与 Linux 互信Mac mini 外接移动硬盘无法写入或者无法显示的解决方法如何在 ma…

2016年五一杯数学建模B题能源总量控制下的城市工业企业协调发展问题解题全过程文档及程序

2016年五一杯数学建模 B题 能源总量控制下的城市工业企业协调发展问题 原题再现 能源是国民经济的重要物质基础,是工业企业发展的动力,但是过度的能源消耗,会破坏资源和环境,不利于经济的可持续发展。目前我国正处于经济转型的关键时期&…

牛客网刷题笔记四 链表节点k个一组翻转

NC50 链表中的节点每k个一组翻转 题目: 思路: 这种题目比较习惯现在草稿本涂涂画画链表处理过程。整体思路是赋值新的链表,用游离指针遍历原始链表进行翻转操作,当游离个数等于k时,就将翻转后的链表接到新的链表后&am…

线性模型加上正则化

使用弹性网络回归(Elastic Net Regression)算法来预测波士顿房屋价格。弹性网络回归是一种结合了L1和L2正则化惩罚的线性回归模型,能够处理高维数据和具有多重共线性的特征。弹性网络回归的目标函数包括数据拟合损失和正则化项: m…