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Redis上實現(xiàn)分布式鎖以提高性能的方案研究

2020-10-28 21:39:56
字體:
供稿:網(wǎng)友

背景:

在很多互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品應(yīng)用中,有些場景需要加鎖處理,比如:秒殺,全局遞增ID,樓層生成等等。大部分是解決方案基于DB實現(xiàn)的,Redis為單進程單線程模式,采用隊列模式將并發(fā)訪問變成串行訪問,且多客戶端對Redis的連接并不存在競爭關(guān)系。

項目實踐

任務(wù)隊列用到分布式鎖的情況比較多,在將業(yè)務(wù)邏輯中可以異步處理的操作放入隊列,在其他線程中處理后出隊,此時隊列中使用了分布式鎖,保證入隊和出隊的一致性。關(guān)于redis隊列這塊的邏輯分析,我將在下一次對其進行總結(jié),此處先略過。


接下來對redis實現(xiàn)的分布式鎖的邏輯代碼進行詳細的分析和理解:

1、為避免特殊原因?qū)е骆i無法釋放, 在加鎖成功后, 鎖會被賦予一個生存時間(通過 lock 方法的參數(shù)設(shè)置或者使用默認值), 超出生存時間鎖將被自動釋放.

2、鎖的生存時間默認比較短(秒級, 具體見 lock 方法), 因此若需要長時間加鎖, 可以通過 expire 方法延長鎖的生存時間為適當?shù)臅r間. 比如在循環(huán)內(nèi)調(diào)用 expire
3、系統(tǒng)級的鎖當進程無論因為任何原因出現(xiàn)crash,操作系統(tǒng)會自己回收鎖,所以不會出現(xiàn)資源丟失。
4、但分布式鎖不同。若一次性設(shè)置很長的時間,一旦由于各種原因進程 crash 或其他異常導(dǎo)致 unlock 未被調(diào)用,則該鎖在剩下的時間就變成了垃圾鎖,導(dǎo)致其他進程或進程重啟后無法進入加鎖區(qū)域。

<?php require_once 'RedisFactory.php'; /*** 在 Redis 上實現(xiàn)的分布式鎖*/class RedisLock {  //單例模式  private static $_instance = null;  public static function instance() {    if(self::$_instance == null) {      self::$_instance = new RedisLock();    }    return self::$_instance;  }   //redis對象變量  private $redis;  //存放被鎖的標志名的數(shù)組  private $lockedNames = array();   public function __construct() {    //獲取一個 RedisString 實例    $this->redis = RedisFactory::instance()->getString();  }   /**   * 加鎖  *  * @param string 鎖的標識名  * @param int 獲取鎖失敗時的等待超時時間(秒), 在此時間之內(nèi)會一直嘗試獲取鎖直到超時. 為 0 表示失敗后直接返回不等待  * @param int 當前鎖的最大生存時間(秒), 必須大于 0 . 如果超過生存時間后鎖仍未被釋放, 則系統(tǒng)會自動將其強制釋放  * @param int 獲取鎖失敗后掛起再試的時間間隔(微秒)  */  public function lock($name, $timeout = 0, $expire = 15, $waitIntervalUs = 100000) {    if(empty($name)) return false;     $timeout = (int)$timeout;    $expire = max((int)$expire, 5);    $now = microtime(true);    $timeoutAt = $now + $timeout;    $expireAt = $now + $expire;     $redisKey = "Lock:$name";    while(true) {      $result = $this->redis->setnx($redisKey, (string)$expireAt);      if($result !== false) {        //對$redisKey設(shè)置生存時間        $this->redis->expire($redisKey, $expire);        //將最大生存時刻記錄在一個數(shù)組里面        $this->lockedNames[$name] = $expireAt;        return true;      }       //以秒為單位,返回$redisKey 的剩余生存時間      $ttl = $this->redis->ttl($redisKey);      // TTL 小于 0 表示 key 上沒有設(shè)置生存時間(key 不會不存在, 因為前面 setnx 會自動創(chuàng)建)      // 如果出現(xiàn)這種情況, 那就是進程在某個實例 setnx 成功后 crash 導(dǎo)致緊跟著的 expire 沒有被調(diào)用. 這時可以直接設(shè)置 expire 并把鎖納為己用      if($ttl < 0) {        $this->redis->set($redisKey, (string)$expireAt, $expire);        $this->lockedNames[$name] = $expireAt;        return true;      }       // 設(shè)置了不等待或者已超時      if($timeout <= 0 || microtime(true) > $timeoutAt) break;       // 掛起一段時間再試      usleep($waitIntervalUs);    }     return false;  }   /**  * 給當前鎖增加指定的生存時間(秒), 必須大于 0  *  * @param string 鎖的標識名  * @param int 生存時間(秒), 必須大于 0  */  public function expire($name, $expire) {    if($this->isLocking($name)) {      if($this->redis->expire("Lock:$name", max($expire, 1))) {        return true;      }    }    return false;  }   /**  * 判斷當前是否擁有指定名稱的鎖  *  * @param mixed $name  */  public function isLocking($name) {    if(isset($this->lockedNames[$name])) {      return (string)$this->lockedNames[$name] == (string)$this->redis->get("Lock:$name");    }    return false;  }   /**  * 釋放鎖  *  * @param string 鎖的標識名  */  public function unlock($name) {    if($this->isLocking($name)) {      if($this->redis->deleteKey("Lock:$name")) {        unset($this->lockedNames[$name]);        return true;      }    }    return false;  }   /** 釋放當前已經(jīng)獲取到的所有鎖 */  public function unlockAll() {    $allSuccess = true;    foreach($this->lockedNames as $name => $item) {      if(false === $this->unlock($name)) {        $allSuccess = false;      }    }    return $allSuccess;  }}

此類很多代碼都寫上了注釋,只要認真理解下,就很容易懂得如何在redis實現(xiàn)分布式鎖了。

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