Redis如何實現分散式鎖？聊聊實現方法

如何使用 Redis 實作分散式鎖定？以下這篇文章為大家介紹一下基於 Redis 實作分散式鎖定的方法，希望對大家有幫助！

在分散式系統中，會遇到一些需要對多個節點共享的資源加鎖的情況，這個時候需要用到分散式鎖定。分散式鎖通常保存在一個共享的儲存系統中，可以被多個節點共享和存取。 【相關推薦：Redis影片教學】

鎖定的本質

#簡單來講，鎖定可以用一個變數來表示。例如，在一個單機多執行緒的程式來說，某個資源的鎖用一個 bit 的資料就可以表示。即 0 表示沒有資源可以訪問，1 表示資源的鎖已被別的執行緒獲取，不能訪問。

取得和釋放特定資源的鎖，本質上就是為取得和修改這個變數的值。如果值是0 則將其修改為1，就完成了獲取的過程，如果訪問到的值不是0，則獲取鎖失敗；如果之前獲取了鎖，將表示鎖的變數的值修改為0 的操作，其實就是釋放鎖的操作。

在一個分散式場景中，實現鎖定的方式也是一樣的，只不過這個表示資源鎖的變量，需要保存在一個共享的儲存系統中。這個共享的儲存系統，可以是 Redis，也可以是其他的任何可以提供資料儲存的系統。

基於Redis 的分散式鎖定實作

第一步：初步實作功能

對於將Redis 作為這個共用儲存系統的情況來說，代表某個資源的鎖的變量，就是Redis 中的一個鍵值對。假如，需要加入分散式鎖定的資源叫 resource_a，我們可以將 Redis 中 resource_a 的鎖定變數的 key 稱為 lock_a。

例如，節點一需要取得鎖，它會存取 Redis 中 lock_a 的值，假設取得到的值為 0，則節點一將這個值設為 1 後，就完成了加鎖操作。此時，節點二也需要取得resource_a 的鎖，它去存取Redis 中lock_a 的值，發現值是1，說明鎖已經被別的節點獲取，而且還沒有釋放，因此，節點二對資源resource_a 加鎖失敗。

當節點一需要釋放鎖的時候，只需要將 Redis 中的 lock_a 的值設為 0 就完成了鎖的釋放，之後，其他的節點就可以再次取得資源的鎖。

第二步：加鎖操作原子化

以上的描述中，加鎖的並不是單一的操作，而是包含了多個步驟：讀取鎖變數、判斷變數的值、修改鎖變數。這三個操作需要原子化。

在Redis 中，有一個SETNX 指令，用來設定鍵值對的值，與SET 指令不同，它在是先事會判斷鍵值對是否存在，只有當指定的KEY 不存在的時候，才會執行值的設定，否則什麼都不執行。 SETNX 就是「SET if Not eXist」的意思。它的用法與SET 相同：

SETNX lock_a 1

這樣，當需要取得鎖定的時候，使用SETNX 指令為lock_a 設定一個值，如果設定成功則取得到了鎖，如果失敗則沒有取得到鎖定；當需要釋放鎖定的時候，使用DEL 操作刪除鍵值對即可。

這樣就實現了獲取和釋放鎖的原子化操作。

第三步：防止加鎖後不釋放

接下來早考慮一個問題，如果節點一取得到鎖之後，由於程式異常等原因，導致一直麼有釋放鎖，此時，鎖會一直被它持有，無法釋放，其他節點也無法存取資源。

為了避免這種情況的發生，我們必須給鎖變數設定過期時間，當鎖定變數過期後，就可以重新請求加鎖，這樣就可以避免這個問題。

SETNX 的指令並沒有設定過期時間的選項，所幸的是，Redis 為SET 指令提供了模擬SETNX 的NX 選項，我們可以這樣設定過期時間：

SET lock_a 1 NX PX 10000

以上指令代表，如果lock_a 不存在，則將它的值設為1，並且在10 秒後過期。

第四步：誰加鎖誰釋放

最後一個問題是，如果節點一取得了鎖，而由於某種原因，節點二執行了DEL操作，那麼，其他節點又可以取得鎖了。

為了解決這個問題，我們可以修改一下鎖變數保存的內容。在前面的邏輯中，我們申請鎖的時候，是去判斷鎖變數是否存在，而與其中保存的值關係不大，因此，我們可以把這個值利用起來。

在加鎖的時候，如果把值保存為每個節點唯一的標識，那麼，在釋放鎖執行DEL 之前再對這個值進行判斷，那麼，就可以先判斷鎖是否是當前節點加上的，是的話再進行釋放，這樣就實現了「誰加鎖誰是放」。

這一部分，沒有一個單一的指令可以完成讀取鎖定變數、判斷、刪除的操作，因此，可以使用 Lua 腳本實作。在腳本中取得到目前鎖定變數的值，與給定的節點標識進行比對，符合的話才進行刪除操作，否則不操作。

在釋放鎖定時，執行 Lua 腳本即可。

第五步：實現高可用

完善了功能之後，最後再來實現高可用。如果我們使用單一的Redis 作為分散式鎖的共享儲存系統，那麼，如果這個Redis 不可用了，那涉及到分散式鎖的部分都不可用了，這樣是很脆鎖的，這是高可用非常有必要的原因。

此時，需要搬離 Redis 的作者 Antirez 提出的分散式鎖定演算法 Redlock。簡而言之，是讓鎖的申請者，想多個獨立的 Redis 實例請求加鎖，如果能在半數以上的 Redis 完成枷鎖操作，那麼就成功的獲取了鎖，反之獲取失敗。

在釋放鎖定的操作時，同樣只要在超過半數的實例上執行成功刪除鎖定變數的 Lua 腳本，即可視為成功。

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