Redis中频繁出现的锁（redis经常锁）

在分布式系统中，锁是一种非常重要的机制，它能够保障多个进程或者线程之间的数据安全性。Redis作为一种高性能的NoSQL数据库，也提供了锁机制来帮助用户实现分布式锁的功能。但是在实践中，我们也会遇到一些锁相关的问题，比如锁竞争、死锁等等。本文将会对Redis中频繁出现的锁问题做一个介绍，并提供一些解决方案。

问题一：多个进程同时竞争一个锁

在Redis中，通常采用SETNX命令来实现锁的功能。SETNX所做的就是尝试将一个key的值设为指定的字符串，如果该key不存在，那么该操作就相当于建立一个锁，并将key的值设置为1；如果该key已经存在，则说明该锁已经被其他进程或者线程设置过，此时该进程或者线程就需要等待。但是这种方式有一个重要的问题，就是当多个进程或者线程同时尝试建立同一个锁时，就会发生竞争。如下代码所示，假设有两个进程同时执行，那么可能就会出现A进程和B进程都成功地建立了锁，这时就会导致数据异常。

“`python

def acquire_lock(conn, lockname, acquire_timeout=10):

“””

尝试获取锁

“””

identifier = str(uuid.uuid4())

end = time.time() + acquire_timeout

while time.time()

if conn.setnx(‘lock:’ + lockname, identifier):

return identifier

elif not conn.ttl(‘lock:’ + lockname) or conn.ttl(‘lock:’ + lockname) == -1:

conn.expire(‘lock:’ + lockname, 10)

time.sleep(0.001)

return False

def release_lock(conn, lockname, identifier):

“””

释放锁

“””

pipe = conn.pipeline(True)

while True:

try:

pipe.watch(‘lock:’ + lockname)

if pipe.get(‘lock:’ + lockname) == identifier:

pipe.multi()

pipe.delete(‘lock:’ + lockname)

pipe.execute()

return True

pipe.unwatch()

break

except redis.exceptions.WatchError:

pass

return False

解决方案

解决上述问题的方案很简单，我们只需要为每个锁建立一个独立的key，然后在这个key上面执行SETNX命令就可以了。如下代码所示：

```python
def acquire_lock(conn, lockname, acquire_timeout=10):
    """
    尝试获取锁
    """
    identifier = str(uuid.uuid4())
    key = 'lock:' + lockname
    end = time.time() + acquire_timeout
    while time.time() 
        if conn.setnx(key, identifier):
            return identifier
        elif conn.ttl(key) == -1:
            conn.expire(key, 10)
        time.sleep(0.001)
    return False

def release_lock(conn, lockname, identifier):
    """
    释放锁
    """
    pipe = conn.pipeline(True)
    while True:
        try:
            pipe.watch('lock:' + lockname)
            if pipe.get('lock:' + lockname) == identifier:
                pipe.multi()
                pipe.delete('lock:' + lockname)
                pipe.execute()
                return True
            pipe.unwatch()
            break
        except redis.exceptions.WatchError:
            pass
    return False

问题二：锁因为某些原因没有被释放

在使用锁的过程中，我们还有另外一个问题，就是当一个进程因为某些原因没有能够及时地释放锁时，这个锁就会变得失效。比如，当一个进程因为异常退出或者被杀死时，锁就可能没有被正确地释放。这个问题的解决方案很简单，就是给每个锁添加一个过期时间。实践中，我们通常会给每个锁加上一定的随机值，防止所有的锁在同一时刻失效。

“`python

def acquire_lock_with_timeout(conn, lockname, acquire_timeout=10, lock_timeout=10):

“””

尝试获取锁

“””

identifier = str(uuid.uuid4())

lockname = ‘lock:’ + lockname

lock_timeout = int(math.ceil(lock_timeout))

end = time.time() + acquire_timeout

while time.time()

if conn.setnx(lockname, identifier):

conn.expire(lockname, lock_timeout)

return identifier

elif conn.ttl(lockname) == -1:

conn.expire(lockname, lock_timeout)

time.sleep(0.001)

return False

def release_lock_with_timeout(conn, lockname, identifier):

“””

释放锁

“””

pipe = conn.pipeline(True)

lockname = ‘lock:’ + lockname

while True:

try:

pipe.watch(lockname)

if pipe.get(lockname) == identifier:

pipe.multi()

pipe.delete(lockname)

pipe.execute()

return True

pipe.unwatch()

break

except redis.exceptions.WatchError:

pass

return False

问题三：锁可能会被自己释放

在实践中，我们还有一个比较奇怪的现象，就是锁在某些情况下可能会被自己释放，导致锁没有正确的得到保留。这个问题的解决方案也很简单，我们只需要在释放锁之前，先判断该锁是否还是该进程或者线程所拥有的就可以了。

```python
def release_lock(conn, lockname, identifier):
    """
    释放锁
    """
    pipe = conn.pipeline(True)
    lockname = 'lock:' + lockname
    while True:
        try:
            pipe.watch(lockname)
            if pipe.get(lockname) == identifier:
                pipe.multi()
                pipe.delete(lockname)
                pipe.execute()
                return True
            pipe.unwatch()
            break
        except redis.exceptions.WatchError:
            pass
    return False

总结

以上是本文简单介绍了Redis中频繁出现的锁问题以及解决方案。虽然锁问题看起来很简单，但是在实践中却有各种各样的问题，需要我们不断地去探索和解决。在使用锁的时候，我们应该尽量避免使用全局锁，而应该尝试使用更小的锁，这样才能够有效地降低锁竞争的风险。另外，建议大家在使用分布式锁时，尽量使用一些开源的分布式锁组件，比如ZooKeeper、etcd等等，这些组件已经被广泛地应用于各个场景，可以大大降低我们的开发时间和维护成本。