Redis红锁锁定可靠性的原理探究（redis的红锁原理）

Redis红锁：锁定可靠性的原理探究

在分布式系统开发中，锁是非常重要的概念。锁允许应用程序对资源进行独占访问，从而有效地防止资源竞争和数据损坏。然而，在分布式系统中实现锁具有挑战性，由于网络延迟，节点故障等原因，锁会面临许多问题，例如死锁、竞争条件等等。为了解决这些问题，Redis实现了一种名为Redis红锁的分布式锁算法，该算法通过使用多个Redis节点并且在不同区域使用锁来提高锁的可靠性。在本文中，我们将探讨Redis红锁的原理以及如何实现高度可靠的分布式锁。

实现原理

Redlocks是在多个Redis实例之间实现的一种分布式锁算法。它使用几个Redis实例并在不同的区域使用锁来提高可靠性。为了实现此算法，我们需要遵循以下步骤：

1.获取当前UNIX时间戳以及随机数，这将作为锁的value和key值。

2.尝试使用SET命令在三个不同的Redis节点上设置锁。如果使用SET命令成功，说明锁获取成功，继续执行下一步骤。如果SET命令失败了，则意味着锁获取失败。

3.检查锁的可靠性。可以通过检查锁的value和key值是否相同来检查锁的可靠性。所有锁值必须相同才能继续使用锁。

4.从三个Redis节点中删除锁，使用Lua脚本可以确保只删除与当前锁相同的key和value值的锁，从而确保锁的正确性。

如下是一个基于Python语言Redis红锁的实现示例：

import redis
import time

class Redlock(object):
    def __init__(self, connection_detls, max_retry=3):
        self.redis_nodes = []
        for conn in connection_detls:
            redis_node = redis.StrictRedis(host=conn['host'],
            port=conn['port'], db=conn['db'])
            self.redis_nodes.append(redis_node)
        self.quorum = len(connection_detls) // 2 + 1
        self.redis_timeout = max_retry
        self.unlock_script = "if redis.call('get',KEYS[1]) == ARGV[1] then return " \
        "redis.call('del',KEYS[1]) else return 0 end"

    def lock(self, resource, ttl):
        start_time = time.time()
        retry_count = 0
        while True:
            n = 0
            for redis_node in self.redis_nodes:
                lock_id = "%s:%s" % (resource, time.time())
                if redis_node.set(resource, lock_id, nx=True, ex=ttl):
                    n += 1
            if n >= self.quorum:
                return Lock(self.redis_nodes, resource, lock_id, ttl)
            for redis_node in self.redis_nodes:
                if redis_node.get(resource) == lock_id:
                    redis_node.delete(resource)
            retry_count += 1
            if retry_count > self.redis_timeout:
                break
            time.sleep(0.1)
        return None

class Lock(object):
    def __init__(self, redis_nodes, resource, lock_id, ttl):
        self.redis_nodes = redis_nodes
        self.resource = resource
        self.lock_id = lock_id
        self.ttl = ttl
    def unlock(self):
        for redis_node in self.redis_nodes:
            self._unlock_instance(redis_node)

    def _unlock_instance(self, redis_node):
        redis_node.eval(self.unlock_script, 1, self.resource, self.lock_id)
    def __enter__(self):
        return self
    def __exit__(self, exc_type, exc_value, traceback):
        self.unlock()

通过这种方式，我们可以安全地在多个Redis节点之间实现可靠的分布式锁。

总结

在分布式系统中实现可靠的锁是非常重要的。通过使用Redis红锁算法，我们可以避免数据损坏和死锁等问题。实现Redis红锁算法非常简单，只需要在多个Redis节点上使用SET和GET操作，并在需要解锁的时候使用DEL命令即可。如果您要实现分布式锁并希望保证高可靠性和性能，请考虑使用Redis红锁。

参考链接：

https://redis.io/topics/distlock

https://github.com/SPSCommerce/redlock-py

https://www.infoq.cn/article/redis-redlock-expose/