机制Redis实现服务器端锁定机制的分析（redis 服务端锁定）

机制Redis实现服务器端锁定机制的分析

在高并发的互联网应用中，经常会遇到对同一个资源的并发访问冲突问题。例如，在电商网站中，多个用户同时对同一商品进行下单操作时，如果没有处理好并发访问冲突问题，就有可能出现超卖的情况，严重影响用户的购物体验和商家的信誉度。因此，在这种情况下，需要使用一些机制来实现服务器端的锁定机制，以保证数据的一致性和完整性。

Redis是一个高性能的NoSQL key-value存储系统，支持多种数据结构和分布式操作，并且提供了一些分布式锁的实现方式。这里我们将以Redis作为服务器端锁定机制的实现方式进行分析。

Redis提供了3种分布式锁的实现方式：

1. 基于SETNX命令的实现方式

SETNX命令用于设置一个key-value，仅当该key不存在时才执行设置操作。所以，我们可以通过SETNX命令来实现分布式锁。例如，我们设置一个key为lock，value为1（表示锁），如果SETNX lock 1返回1，说明该key原来不存在，即获取到了锁；如果返回0，说明该key已经存在，即未获取到锁。当进程执行完操作后，需要通过DEL命令来释放该key，以允许其他进程再次获取该锁。

下面是基于SETNX命令实现的Redis分布式锁的代码示例：

“`python

import redis

class RedisLock():

def __init__(self, redis_conn, key, expire_time=60, timeout=None):

self.redis_conn = redis_conn

self.key = key

self.expire_time = expire_time

self.timeout = timeout

def acquire(self):

start_time = time.time()

while True:

result = self.redis_conn.setnx(self.key, 1)

if result == 1:

self.redis_conn.expire(self.key, self.expire_time)

return True

elif not self.timeout or time.time() – start_time > self.timeout:

return False

else:

time.sleep(0.1)

def release(self):

self.redis_conn.delete(self.key)

2. 基于SET命令的实现方式

SET命令可以设置key-value，并且还可以设置key的过期时间。因此，我们可以通过SET命令实现分布式锁。例如，我们设置一个key为lock，value为1（表示锁），并且设置过期时间为10秒。如果该key原来不存在，SET lock 1 EX 10返回OK，说明获取到了锁；如果该key已经存在，SET lock 1 EX 10 NX返回nil，说明未获取到锁。当进程执行完操作后，需要通过DEL命令来释放该key，以允许其他进程再次获取该锁。

下面是基于SET命令实现的Redis分布式锁的代码示例：

```python
import redis
class RedisLock():
    def __init__(self, redis_conn, key, expire_time=60, timeout=None):
        self.redis_conn = redis_conn
        self.key = key
        self.expire_time = expire_time
        self.timeout = timeout
    def acquire(self):
        start_time = time.time()
        while True:
            result = self.redis_conn.execute_command(
                "SET", self.key, 1, "EX", self.expire_time, "NX")
            if result == b"OK":
                return True
            elif not self.timeout or time.time() - start_time > self.timeout:
                return False
            else:
                time.sleep(0.1)

    def release(self):
        self.redis_conn.delete(self.key)

3. 基于RedLock算法的实现方式

RedLock算法是一种多Redis节点的分布式锁实现算法，它可以保证在多个节点出现故障的情况下，仍能够保证锁的正确性。RedLock算法的实现步骤如下：

1. 获取当前时间戳。

2. 尝试在多个Redis节点上获取锁。每个节点都需要设置一个相同的key和value，并且设置相同的过期时间。如果获取到锁，返回成功；否则，返回失败。

3. 计算获取锁的时间，如果获取锁的时间小于过期时间，返回成功；否则，释放所有节点上的锁。由于多个节点的时钟存在差异，因此需要加入一定的误差，例如加入一个随机数。

下面是基于RedLock算法实现的Redis分布式锁的代码示例：

“`python

import redis

import threading

import time

class RedisLock():

def __init__(self, redis_nodes, key, expire_time=60, retry_count=3):

self.redis_nodes = redis_nodes

self.key = key

self.expire_time = expire_time

self.retry_count = retry_count

self.quorum = (len(self.redis_nodes) // 2) + 1

self.locked = False

def _acquire_node(self, node):

try:

result = node.execute_command(

“SET”, self.key, “1”, “NX”, “EX”, self.expire_time)

if result:

return True

except Exception as e:

pass

return False

def _acquire(self, redis_nodes):

n = len(redis_nodes)

start_time = time.time()

while time.time() – start_time

success_count = 0

for node in redis_nodes:

if self._acquire_node(node):

success_count += 1

if success_count >= self.quorum:

return True

for node in redis_nodes:

node.execute_command(“DEL”, self.key)

time.sleep(0.1)

return False

def acquire(self):

redis_nodes = []

for node in self.redis_nodes:

redis_conn = redis.Redis(host=node[“host”], port=node[“port”], password=node[“password”], db=node[“db”])

redis_nodes.append(redis_conn)

retry_count = 0

while retry_count

if self._acquire(redis_nodes):

self.locked = True

return True

retry_count += 1

time.sleep(0.1)

return False

def _release_node(self, node):

try:

node.execute_command(“DEL”, self.key)

except Exception as e:

pass

def _release(self, redis_nodes):

for node in redis_nodes:

self._release_node(node)

def release(self):

if self.locked:

redis_nodes = []

for node in self.redis_nodes:

redis_conn = redis.Redis(host=node[“host”], port=node[“port”], password=node[“password”], db=node[“db”])

redis_nodes.append(redis_conn)

self._release(redis_nodes)

self.locked = False

总结

通过以上对Redis分布式锁的讲解，我们可以发现，基于SETNX命令和基于SET命令的实现方式都存在死锁和误删等问题，而基于RedLock算法实现的方式可以避免这些问题，但是性能相对较低。因此，在实际应用中，需要根据具体情况选择适合的实现方式。