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Redis極致版打造極致分布式鎖
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分布式鎖在分布式系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，保證不同進(jìn)程之間的協(xié)作，防止多個進(jìn)程并發(fā)訪問共享資源導(dǎo)致數(shù)據(jù)異常。Redis是基于內(nèi)存的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，提供了一些基礎(chǔ)的鎖機(jī)制來實現(xiàn)分布式鎖的同步問題。但是，如何在Redis上打造極致版的分布式鎖，是一個值得探討的問題。
Redis基礎(chǔ)鎖
Redis提供了兩個基礎(chǔ)鎖來實現(xiàn)分布式鎖：SETNX和EXPIRE。SETNX可以用來創(chuàng)建一個KEY-value對，如果這個key在Redis上不存在，則會創(chuàng)建成功；如果已經(jīng)存在，則會返回0。EXPIRE可以用來設(shè)置key的過期時間，使key在一定時間內(nèi)被刪除。
通過這兩個基礎(chǔ)鎖，我們可以實現(xiàn)分布式鎖，具體實現(xiàn)方法如下：
1. 當(dāng)需要獲取鎖時，拿到當(dāng)前時間x，并設(shè)置一個過期時間 timeout。
2. 通過 SETNX 命令，以鎖名（lock_name）為鍵名，x為鍵值設(shè)置鎖，并判斷是否設(shè)置成功。如果鎖不存在（SETNX操作返回1），表示鎖創(chuàng)建成功，可以獲得鎖；否則鎖已存在，直接返回獲取鎖失敗。
3. 如果獲取鎖成功，則設(shè)置鎖的過期時間為timeout。
4. 當(dāng)需要釋放鎖時，首先判斷當(dāng)前鎖是否超過了過期時間，如果沒超過，則正常釋放鎖；否則直接刪除鎖。
Redis極致版鎖
然而，當(dāng)極端情況下，如高并發(fā)和鎖的釋放不及時時，以上鎖機(jī)制會出現(xiàn)單點故障，導(dǎo)致鎖失效，這對分布式系統(tǒng)是災(zāi)難性的事件。在這種情況下，如何保障極致分布式鎖的實現(xiàn)呢？這里提供Redis極致版鎖的實現(xiàn)方法。
1. 將需要獲取鎖的客戶端隨機(jī)分配到不同的Redis節(jié)點上。通過SHA1算法將客戶端的IP地址等信息轉(zhuǎn)化成一段固定的160位二進(jìn)制字符串，根據(jù)這個字符串對Redis集群的節(jié)點進(jìn)行hash分配，使得每個客戶端在集群中不同的節(jié)點上分布。
“`python
def hash_slot(host: str, port: int, id: str):
data = f”{host}:{port}:{id}”.encode(“utf-8”)
return hashlib.sha1(data).hexdigest()
slot_id = hash_slot(“192.168.1.2”, 6379, “client_id”)
2. 為了增加鎖的可恢復(fù)性，使用setex命令來保存鎖。這個命令可以在設(shè)置值的同時設(shè)置過期時間，從而避免了設(shè)置值和設(shè)置過期時間兩個命令之間的網(wǎng)絡(luò)延遲和負(fù)載的問題。
```python
def acquire_lock(conn, lockname, ttl=10):
token = str(uuid.uuid4())
key = "lock:" + lockname
for i in range(10):
result = conn.set(key, token, ex=ttl, nx=True)
if result:
return token
time.sleep(0.1)
return False
3. 使用Lua腳本模擬Redis事務(wù)，以保證在分布式極端情況下的操作原子性。
“`python
def release_lock(conn, lockname, token):
key = “l(fā)ock:” + lockname
lock_token = conn.get(key)
if lock_token == token:
pipeline = conn.pipeline(True)
pipeline.watch(key)
pipeline.multi()
pipeline.delete(key)
pipeline.execute()
return True
return False
以上是Redis極致版打造極致分布式鎖的實現(xiàn)，通過分配節(jié)點和使用setex命令、Lua腳本保證分布式極端情況下的操作原子性和可恢復(fù)性。開發(fā)人員可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到更好的效果。
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