高并发架构系列:分布式锁的由来、特点及Redis分布式锁的实现详解

本文涉及的产品
云数据库 Redis 版,社区版 2GB
推荐场景:
搭建游戏排行榜
简介:

在很多场景中,我们为了保证数据的最终一致性,需要很多的技术方案来支持,比如分布式事务、分布式锁等。那具体什么是分布式锁,分布式锁应用在哪些业务场景、如何来实现分布式锁呢?今天来探讨分布式锁这个话题。

什么是分布式锁

要介绍分布式锁,首先要提到与分布式锁相对应的是线程锁、进程锁。

1.线程锁

主要用来给方法、代码块加锁。当某个方法或代码使用锁,在同一时刻仅有一个线程执行该方法或该代码段。线程锁只在同一JVM中有效果,因为线程锁的实现在根本上是依靠线程之间共享内存实现的,比如Synchronized、Lock等。

2.进程锁

为了控制同一操作系统中多个进程访问某个共享资源,因为进程具有独立性,各个进程无法访问其他进程的资源,因此无法通过synchronized等线程锁实现进程锁。

3.分布式锁

当多个进程不在同一个系统中,用分布式锁控制多个进程对资源的访问。

分布式锁的由来

在传统单机部署的情况下,可以使用Java并发处理相关的API(如ReentrantLcok或synchronized)进行互斥控制。

但是在分布式系统后,由于分布式系统多线程、多进程并且分布在不同机器上,这将使原单机并发控制锁策略失效,为了解决这个问题就需要一种跨JVM的互斥机制来控制共享资源的访问,这就是分布式锁的由来。

当多个进程不在同一个系统中,就需要用分布式锁控制多个进程对资源的访问。

分布式锁的特点

首先,为了确保分布式锁可用,我们至少要确保锁的实现同时满足以下四个条件:

1、互斥性:任意时刻,只能有一个客户端获取锁,不能同时有两个客户端获取到锁。

2、安全性:锁只能被持有该锁的客户端删除,不能由其它客户端删除。

3、死锁:获取锁的客户端因为某些原因(如down机等)而未能释放锁,其它客户端再也无法获取到该锁。

4、容错:当部分节点(redis节点等)down机时,客户端仍然能够获取锁和释放锁。

分布式锁的具体实现

分布式锁一般有三种实现方式:

  1. 数据库乐观锁;
  2. 基于ZooKeeper的分布式锁;

3.基于Redis的分布式锁;

Redis实现分布式锁

基于Redis命令:SET key value NX EX max-lock-time

这里补充下: 从2.6.12版本后, 就可以使用set来获取锁, Lua 脚本来释放锁。setnx是老黄历了,set命令nx,xx等参数, 是为了实现 setnx 的功能。

1.加锁

public class RedisTool { private static final String LOCK_SUCCESS = “OK”; private static final String SET_IF_NOT_EXIST = “NX”; private static final String SET_WITH_EXPIRE_TIME = “PX”; /* 尝试获取分布式锁 @param jedis Redis客户端 @param lockKey 锁 @param requestId 请求标识 @param expireTime 超期时间 @return 是否获取成功 / public static boolean tryGetDistributedLock(Jedis jedis, String lockKey, String requestId, int expireTime) { String result = jedis.set(lockKey, requestId, SET_IF_NOT_EXIST, SET_WITH_EXPIRE_TIME, expireTime); if (LOCK_SUCCESS.equals(result)) {return true;}return false;} }

jedis.set(String key, String value, String nxxx, String expx, int time)

这个set()方法一共有五个形参:

第一个为key,我们使用key来当锁,因为key是唯一的。

第二个为value,我们传的是requestId,很多童鞋可能不明白,有key作为锁不就够了吗,为什么还要用到value?原因就是我们在上面讲到可靠性时,分布式锁要满足第四个条件解铃还须系铃人,通过给value赋值为requestId,我们就知道这把锁是哪个请求加的了,在解锁的时候就可以有依据。requestId可以使用UUID.randomUUID().toString()方法生成。

第三个为nxxx,这个参数我们填的是NX,意思是SET IF NOT EXIST,即当key不存在时,我们进行set操作;若key已经存在,则不做任何操作;

第四个为expx,这个参数我们传的是PX,意思是我们要给这个key加一个过期的设置,具体时间由第五个参数决定。

第五个为time,与第四个参数相呼应,代表key的过期时间。

总的来说,执行上面的set()方法就只会导致两种结果:1. 当前没有锁(key不存在),那么就进行加锁操作,并对锁设置个有效期,同时value表示加锁的客户端。2. 已有锁存在,不做任何操作。

2.解锁

public class RedisTool { private static final Long RELEASE_SUCCESS = 1L; /* 释放分布式锁 @param jedis Redis客户端 @param lockKey 锁 @param requestId 请求标识 @return 是否释放成功 */ public static boolean releaseDistributedLock(Jedis jedis, String lockKey, String requestId) { String script = “if redis.call(‘get’, KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call(‘del’, KEYS[1]) else return 0 end”; Object result = jedis.eval(script, Collections.singletonList(lockKey),Collections.singletonList(requestId));if (RELEASE_SUCCESS.equals(result)) {return true;}return false;} }

那么这段Lua代码的功能是什么呢?其实很简单,首先获取锁对应的value值,检查是否与requestId相等,如果相等则删除锁(解锁)。以上就是redis实现分布式锁详解,最近分享整理的一套Redis面试题目:Redis面试49题(含答案):哨兵+复制+事务+集群+持久化等,喜欢刷题的童鞋不妨看下。

相关实践学习
基于Redis实现在线游戏积分排行榜
本场景将介绍如何基于Redis数据库实现在线游戏中的游戏玩家积分排行榜功能。
云数据库 Redis 版使用教程
云数据库Redis版是兼容Redis协议标准的、提供持久化的内存数据库服务,基于高可靠双机热备架构及可无缝扩展的集群架构,满足高读写性能场景及容量需弹性变配的业务需求。 产品详情:https://www.aliyun.com/product/kvstore     ------------------------------------------------------------------------- 阿里云数据库体验:数据库上云实战 开发者云会免费提供一台带自建MySQL的源数据库 ECS 实例和一台目标数据库 RDS实例。跟着指引,您可以一步步实现将ECS自建数据库迁移到目标数据库RDS。 点击下方链接,领取免费ECS&RDS资源,30分钟完成数据库上云实战!https://developer.aliyun.com/adc/scenario/51eefbd1894e42f6bb9acacadd3f9121?spm=a2c6h.13788135.J_3257954370.9.4ba85f24utseFl
相关文章
|
1月前
|
NoSQL 算法 安全
Redlock 算法-主从redis分布式锁主节点宕机锁丢失的问题
Redlock 算法-主从redis分布式锁主节点宕机锁丢失的问题
153 0
|
28天前
|
NoSQL Java Redis
如何通俗易懂的理解Redis分布式锁
在多线程并发的情况下,我们如何保证一个代码块在同一时间只能由一个线程访问呢?
37 2
|
1月前
|
存储 监控 NoSQL
Redis 架构深入:主从复制、哨兵到集群
大家好,我是小康,今天我们来聊下 Redis 的几种架构模式,包括主从复制、哨兵和集群模式。
Redis 架构深入:主从复制、哨兵到集群
|
1月前
|
人工智能 监控 NoSQL
【万字长文 一文搞定】Redis:从新手村到大师殿堂的奥德赛之旅 9种实现分布式锁的全技术指南
【万字长文 一文搞定】Redis:从新手村到大师殿堂的奥德赛之旅 9种实现分布式锁的全技术指南
81 4
|
4天前
|
敏捷开发 监控 数据管理
构建高效微服务架构的五大关键策略
【4月更文挑战第20天】在当今软件开发领域,微服务架构已经成为一种流行的设计模式,它允许开发团队以灵活、可扩展的方式构建应用程序。本文将探讨构建高效微服务架构的五大关键策略,包括服务划分、通信机制、数据管理、安全性考虑以及监控与日志。这些策略对于确保系统的可靠性、可维护性和性能至关重要。
|
16天前
|
API 数据库 开发者
构建高效可靠的微服务架构:后端开发的新范式
【4月更文挑战第8天】 随着现代软件开发的复杂性日益增加,传统的单体应用架构面临着可扩展性、维护性和敏捷性的挑战。为了解决这些问题,微服务架构应运而生,并迅速成为后端开发领域的一股清流。本文将深入探讨微服务架构的设计原则、实施策略及其带来的优势与挑战,为后端开发者提供一种全新视角,以实现更加灵活、高效和稳定的系统构建。
20 0
|
4天前
|
消息中间件 监控 持续交付
构建高效微服务架构:后端开发的进阶之路
【4月更文挑战第20天】 随着现代软件开发的复杂性日益增加,传统的单体应用已难以满足快速迭代和灵活部署的需求。微服务架构作为一种新兴的分布式系统设计方式,以其独立部署、易于扩展和维护的特点,成为解决这一问题的关键。本文将深入探讨微服务的核心概念、设计原则以及在后端开发实践中如何构建一个高效的微服务架构。我们将从服务划分、通信机制、数据一致性、服务发现与注册等方面入手,提供一系列实用的策略和建议,帮助开发者优化后端系统的性能和可维护性。
|
15天前
|
Kubernetes 安全 Java
构建高效微服务架构:从理论到实践
【4月更文挑战第9天】 在当今快速迭代与竞争激烈的软件市场中,微服务架构以其灵活性、可扩展性及容错性,成为众多企业转型的首选。本文将深入探讨如何从零开始构建一个高效的微服务系统,覆盖从概念理解、设计原则、技术选型到部署维护的各个阶段。通过实际案例分析与最佳实践分享,旨在为后端工程师提供一套全面的微服务构建指南,帮助读者在面对复杂系统设计时能够做出明智的决策,并提升系统的可靠性与维护效率。
|
1天前
|
监控 API 持续交付
构建高效微服务架构:后端开发的新趋势
【4月更文挑战第23天】 随着现代软件开发实践的不断演进,微服务架构已经成为企业追求敏捷、可扩展和弹性解决方案的首选。本文深入探讨了如何构建一个高效的微服务架构,涵盖了关键的设计原则、技术选型以及实践建议。通过分析微服务的独立性、分布式特性和容错机制,我们将揭示如何利用容器化、服务网格和API网关等技术手段,来优化后端系统的可维护性和性能。文章旨在为后端开发人员提供一套全面的指南,以应对不断变化的业务需求和技术挑战。
|
6天前
|
机器学习/深度学习 运维 Prometheus
探索微服务架构下的系统监控策略
【4月更文挑战第18天】在当今快速迭代和持续部署盛行的软件工程实践中,微服务架构因其灵活性和可扩展性受到企业青睐。然而,随着服务的细粒度拆分和网络通信的增加,传统的监控手段已不再适用。本文将探讨在微服务环境中实施有效系统监控的策略,包括日志聚合、性能指标收集、分布式追踪以及异常检测等关键技术实践,旨在为读者提供构建稳定、可靠且易于维护的微服务系统的参考指南。
10 0

热门文章

最新文章