이 글에서는 Redis를 사용하여 안전하고 안정적인 분산 잠금을 구현하는 방법을 소개하고 분산 잠금 구현에 대한 주요 요소와 일반적인 오해를 설명합니다. 도움이 필요한 친구들이 모두 참고할 수 있기를 바랍니다.
동시 시나리오에서 여러 프로세스 또는 스레드가 리소스를 공유하는 경우 리소스에 대한 액세스를 상호 배제해야 합니다. 독립형 시스템에서는 Java 동시성 패키지의 API, 동기화 키워드 등을 사용하여 문제를 해결할 수 있지만 분산 시스템에서는 이러한 방법을 더 이상 적용할 수 없으며 분산 잠금을 직접 구현해야 합니다. .
일반적인 분산 잠금 구현 솔루션에는 데이터베이스 기반, Redis 기반, Zookeeper 기반 등이 포함됩니다. Redis 주제의 일부로 이 기사에서는 Redis 기반 분산 잠금 구현에 대해 설명합니다. [관련 권장사항: Redis 동영상 튜토리얼]
분산 잠금과 JVM 내장 잠금은 동일한 목적을 가집니다. 즉, 애플리케이션이 예상대로 액세스하거나 작동할 수 있도록 허용하는 것입니다. 공유 리소스는 여러 스레드가 동일한 리소스에서 동시에 작동하는 것을 방지하여 혼란스럽고 제어할 수 없는 시스템 작동을 초래합니다. 제품 재고 공제 및 쿠폰 공제와 같은 시나리오에서 자주 사용됩니다.
이론적으로 잠금의 보안과 효율성을 보장하려면 분산 잠금은 최소한 다음 조건을 충족해야 합니다.
SET 키 값 NX PX 밀리초
명령은 키가 존재하지 않을 때 만료 시간이 있는 키를 추가하여 보안 잠금을 지원합니다. SET key value NX PX milliseconds
命令在不存在key的情况下添加具有过期时间的key,为安全加锁提供支持。<dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId> <version>${your-spring-boot-version}</version> </dependency>
在application.properties增加以下内容,单机版Redis实例。
spring.redis.database=0 spring.redis.host=localhost spring.redis.port=6379
@Configuration public class RedisConfig { // 自己定义了一个 RedisTemplate @Bean @SuppressWarnings("all") public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory factory) throws UnknownHostException { // 我们为了自己开发方便,一般直接使用 <String, Object> RedisTemplate<String, Object> template = new RedisTemplate<String, Object>(); template.setConnectionFactory(factory); // Json序列化配置 Jackson2JsonRedisSerializer jackson2JsonRedisSerializer = new Jackson2JsonRedisSerializer(Object.class); ObjectMapper om = new ObjectMapper(); om.setVisibility(PropertyAccessor.ALL, JsonAutoDetect.Visibility.ANY); om.enableDefaultTyping(ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL); jackson2JsonRedisSerializer.setObjectMapper(om); // String 的序列化 StringRedisSerializer stringRedisSerializer = new StringRedisSerializer(); // key采用String的序列化方式 template.setKeySerializer(stringRedisSerializer); // hash的key也采用String的序列化方式 template.setHashKeySerializer(stringRedisSerializer); // value序列化方式采用jackson template.setValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer); // hash的value序列化方式采用jackson template.setHashValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer); template.afterPropertiesSet(); return template; } }
@Service public class RedisLock { @Resource private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate; /** * 加锁,最多等待maxWait毫秒 * * @param lockKey 锁定key * @param lockValue 锁定value * @param timeout 锁定时长(毫秒) * @param maxWait 加锁等待时间(毫秒) * @return true-成功,false-失败 */ public boolean tryAcquire(String lockKey, String lockValue, int timeout, long maxWait) { long start = System.currentTimeMillis(); while (true) { // 尝试加锁 Boolean ret = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, lockValue, timeout, TimeUnit.MILLISECONDS); if (!ObjectUtils.isEmpty(ret) && ret) { return true; } // 计算已经等待的时间 long now = System.currentTimeMillis(); if (now - start > maxWait) { return false; } try { Thread.sleep(200); } catch (Exception ex) { return false; } } } /** * 释放锁 * * @param lockKey 锁定key * @param lockValue 锁定value * @return true-成功,false-失败 */ public boolean releaseLock(String lockKey, String lockValue) { // lua脚本 String script = "if redis.call('get',KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del',KEYS[1]) else return 0 end"; DefaultRedisScript<Long> redisScript = new DefaultRedisScript<>(script, Long.class); Long result = redisTemplate.opsForValue().getOperations().execute(redisScript, Collections.singletonList(lockKey), lockValue); return result != null && result > 0L; } }
@SpringBootTest class RedisDistLockDemoApplicationTests { @Resource private RedisLock redisLock; @Test public void testLock() { redisLock.tryAcquire("abcd", "abcd", 5 * 60 * 1000, 5 * 1000); redisLock.releaseLock("abcd", "abcd"); } }
可能很多同学(也包括我)在日常工作中都是使用上面的实现方式,看似是稳妥的:
set
命令NX
、PX
选项进行加锁,保证了加锁互斥,避免了死锁;其实以上实现的稳妥有个前提条件:单机版Redis、开启AOF持久化方式并设置appendfsync=always
코드 구현
Maven 종속성
@Test public void testRedLock() throws InterruptedException { Config config = new Config(); config.useSingleServer().setAddress("redis://127.0.0.1:6379"); final RedissonClient client = Redisson.create(config); // 获取锁实例 final RLock lock = client.getLock("test-lock"); // 加锁 lock.lock(60 * 1000, TimeUnit.MILLISECONDS); try { // 假装做些什么事情 Thread.sleep(50 * 1000); } catch (Exception ex) { ex.printStackTrace(); } finally { //解锁 lock.unlock(); } }
구성 파일
rrreee
RedisLock
rrreee
아마도 많은 학생들(저 포함)이 이 작업을 하고 있을 것입니다. 그들의 일상 업무 위의 구현 방법은 모두에서 사용되며 안전해 보입니다.
🎜🎜set
명령 NX
및 PX</code 사용 > 잠금 옵션, 잠금 상호 배제가 보장되고 교착 상태가 방지됩니다. 🎜🎜다른 스레드의 잠금 해제를 방지하려면 잠금 해제에 lua 스크립트를 사용하세요. 🎜🎜잠금 및 잠금 해제 명령은 모두 원자적 작업입니다. 위 구현이 안정적이기 위한 전제 조건: Redis의 독립형 버전, AOF 지속성 모드를 활성화하고 <code>appendfsync=always
를 설정합니다. 🎜🎜근데 센트리 모드와 클러스터 모드에서는 문제가 있을 수 있는데 왜 그럴까요? 🎜🎜센티넬 모드와 클러스터 모드는 마스터-슬레이브 아키텍처를 기반으로 하며 명령 전파를 통해 마스터와 슬레이브 간에 데이터 동기화가 이루어지며 명령 전파는 비동기식입니다. 🎜🎜그래서 마스터 노드 데이터가 성공적으로 기록되었으나 슬레이브 노드에 통보되기 전에 마스터 노드가 다운될 가능성이 있습니다. 🎜🎜Failover를 통해 슬레이브 노드가 새로운 마스터 노드로 승격되면 다른 스레드가 성공적으로 다시 잠금할 수 있는 기회를 가지게 되어 분산 잠금의 상호 배제 조건이 충족되지 않게 됩니다. 🎜🎜🎜공식 RedLock🎜🎜🎜🎜클러스터 모드에서는 클러스터의 모든 노드가 안정적으로 실행되고 장애 조치가 발생하지 않으면 보안이 보장됩니다. 그러나 어떤 시스템도 100% 안정성을 보장할 수 없으며 Redis 기반의 분산 잠금은 내결함성을 고려해야 합니다. 🎜🎜🎜마스터-슬레이브 동기화는 비동기 복제 원칙을 기반으로 하기 때문에 센트리 모드와 클러스터 모드는 본질적으로 이 조건을 충족할 수 없습니다. 이러한 이유로 Redis 작성자는 특별히 솔루션-RedLock(Redis Distribute Lock)을 제안했습니다. 🎜🎜🎜디자인 아이디어🎜🎜🎜 공식 문서에 따르면 RedLock의 디자인 아이디어가 소개되어 있습니다. 🎜🎜먼저 환경 요구 사항에 대해 이야기해 보겠습니다. N(N>=3)개의 독립적으로 배포된 Redis 인스턴스가 필요합니다. 서로 마스터-슬레이브 복제, 장애 조치 및 기타 기술이 필요하지 않습니다. 🎜🎜잠금을 획득하기 위해 클라이언트는 다음 프로세스를 따릅니다. 🎜RedLock的设计思路延续了Redis内部多种场景的投票方案,通过多个实例分别加锁解决竞态问题,虽然加锁消耗了时间,但是消除了主从机制下的安全问题。
官方推荐Java实现为Redisson,它具备可重入特性,按照RedLock进行实现,支持独立实例模式、集群模式、主从模式、哨兵模式等;API比较简单,上手容易。示例如下(直接通过测试用例):
@Test public void testRedLock() throws InterruptedException { Config config = new Config(); config.useSingleServer().setAddress("redis://127.0.0.1:6379"); final RedissonClient client = Redisson.create(config); // 获取锁实例 final RLock lock = client.getLock("test-lock"); // 加锁 lock.lock(60 * 1000, TimeUnit.MILLISECONDS); try { // 假装做些什么事情 Thread.sleep(50 * 1000); } catch (Exception ex) { ex.printStackTrace(); } finally { //解锁 lock.unlock(); } }
Redisson封装的非常好,我们可以像使用Java内置的锁一样去使用,代码简洁的不能再少了。关于Redisson源码的分析,网上有很多文章大家可以找找看。
分布式锁是我们研发过程中常用的的一种解决并发问题的方式,Redis是只是一种实现方式。
关键的是要弄清楚加锁、解锁背后的原理,以及实现分布式锁需要解决的核心问题,同时考虑我们所采用的中间件有什么特性可以支撑。了解这些后,实现起来就不是什么问题了。
学习了RedLock的思想,我们是不是也可以在自己的应用程序内实现了分布式锁呢?欢迎沟通!
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위 내용은 Redis를 사용하여 안전하고 안정적인 분산 잠금 구현의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!