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在分布式系統(tǒng)中，鎖是一種非常重要的機(jī)制，它能夠保障多個(gè)進(jìn)程或者線程之間的數(shù)據(jù)安全性。Redis作為一種高性能的NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)，也提供了鎖機(jī)制來幫助用戶實(shí)現(xiàn)分布式鎖的功能。但是在實(shí)踐中，我們也會(huì)遇到一些鎖相關(guān)的問題，比如鎖競(jìng)爭(zhēng)、死鎖等等。本文將會(huì)對(duì)Redis中頻繁出現(xiàn)的鎖問題做一個(gè)介紹，并提供一些解決方案。
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問題一：多個(gè)進(jìn)程同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)一個(gè)鎖
在Redis中，通常采用SETNX命令來實(shí)現(xiàn)鎖的功能。SETNX所做的就是嘗試將一個(gè)key的值設(shè)為指定的字符串，如果該key不存在，那么該操作就相當(dāng)于建立一個(gè)鎖，并將key的值設(shè)置為1；如果該key已經(jīng)存在，則說明該鎖已經(jīng)被其他進(jìn)程或者線程設(shè)置過，此時(shí)該進(jìn)程或者線程就需要等待。但是這種方式有一個(gè)重要的問題，就是當(dāng)多個(gè)進(jìn)程或者線程同時(shí)嘗試建立同一個(gè)鎖時(shí)，就會(huì)發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)。如下代碼所示，假設(shè)有兩個(gè)進(jìn)程同時(shí)執(zhí)行，那么可能就會(huì)出現(xiàn)A進(jìn)程和B進(jìn)程都成功地建立了鎖，這時(shí)就會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)異常。
“`python
def acquire_lock(conn, lockname, acquire_timeout=10):
“””
嘗試獲取鎖
“””
identifier = str(uuid.uuid4())
end = time.time() + acquire_timeout
while time.time()
if conn.setnx(‘lock:’ + lockname, identifier):
return identifier
elif not conn.ttl(‘lock:’ + lockname) or conn.ttl(‘lock:’ + lockname) == -1:
conn.expire(‘lock:’ + lockname, 10)
time.sleep(0.001)
return False
def release_lock(conn, lockname, identifier):
“””
釋放鎖
“””
pipe = conn.pipeline(TRUE)
while True:
try:
pipe.watch(‘lock:’ + lockname)
if pipe.get(‘lock:’ + lockname) == identifier:
pipe.multi()
pipe.delete(‘lock:’ + lockname)
pipe.execute()
return True
pipe.unwatch()
break
except redis.exceptions.WatchError:
pass
return False
解決方案
解決上述問題的方案很簡(jiǎn)單，我們只需要為每個(gè)鎖建立一個(gè)獨(dú)立的key，然后在這個(gè)key上面執(zhí)行SETNX命令就可以了。如下代碼所示：
```python
def acquire_lock(conn, lockname, acquire_timeout=10):
"""
嘗試獲取鎖
"""
identifier = str(uuid.uuid4())
key = 'lock:' + lockname
end = time.time() + acquire_timeout
while time.time()
if conn.setnx(key, identifier):
return identifier
elif conn.ttl(key) == -1:
conn.expire(key, 10)
time.sleep(0.001)
return False
def release_lock(conn, lockname, identifier):
"""
釋放鎖
"""
pipe = conn.pipeline(True)
while True:
try:
pipe.watch('lock:' + lockname)
if pipe.get('lock:' + lockname) == identifier:
pipe.multi()
pipe.delete('lock:' + lockname)
pipe.execute()
return True
pipe.unwatch()
break
except redis.exceptions.WatchError:
pass
return False
問題二：鎖因?yàn)槟承┰驔]有被釋放
在使用鎖的過程中，我們還有另外一個(gè)問題，就是當(dāng)一個(gè)進(jìn)程因?yàn)槟承┰驔]有能夠及時(shí)地釋放鎖時(shí)，這個(gè)鎖就會(huì)變得失效。比如，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程因?yàn)楫惓Ｍ顺龌蛘弑粴⑺罆r(shí)，鎖就可能沒有被正確地釋放。這個(gè)問題的解決方案很簡(jiǎn)單，就是給每個(gè)鎖添加一個(gè)過期時(shí)間。實(shí)踐中，我們通常會(huì)給每個(gè)鎖加上一定的隨機(jī)值，防止所有的鎖在同一時(shí)刻失效。
“`python
def acquire_lock_with_timeout(conn, lockname, acquire_timeout=10, lock_timeout=10):
“””
嘗試獲取鎖
“””
identifier = str(uuid.uuid4())
lockname = ‘lock:’ + lockname
lock_timeout = int(math.ceil(lock_timeout))
end = time.time() + acquire_timeout
while time.time()
if conn.setnx(lockname, identifier):
conn.expire(lockname, lock_timeout)
return identifier
elif conn.ttl(lockname) == -1:
conn.expire(lockname, lock_timeout)
time.sleep(0.001)
return False
def release_lock_with_timeout(conn, lockname, identifier):
“””
釋放鎖
“””
pipe = conn.pipeline(True)
lockname = ‘lock:’ + lockname
while True:
try:
pipe.watch(lockname)
if pipe.get(lockname) == identifier:
pipe.multi()
pipe.delete(lockname)
pipe.execute()
return True
pipe.unwatch()
break
except redis.exceptions.WatchError:
pass
return False
問題三：鎖可能會(huì)被自己釋放
在實(shí)踐中，我們還有一個(gè)比較奇怪的現(xiàn)象，就是鎖在某些情況下可能會(huì)被自己釋放，導(dǎo)致鎖沒有正確的得到保留。這個(gè)問題的解決方案也很簡(jiǎn)單，我們只需要在釋放鎖之前，先判斷該鎖是否還是該進(jìn)程或者線程所擁有的就可以了。
```python
def release_lock(conn, lockname, identifier):
"""
釋放鎖
"""
pipe = conn.pipeline(True)
lockname = 'lock:' + lockname
while True:
try:
pipe.watch(lockname)
if pipe.get(lockname) == identifier:
pipe.multi()
pipe.delete(lockname)
pipe.execute()
return True
pipe.unwatch()
break
except redis.exceptions.WatchError:
pass
return False
總結(jié)
以上是本文簡(jiǎn)單介紹了Redis中頻繁出現(xiàn)的鎖問題以及解決方案。雖然鎖問題看起來很簡(jiǎn)單，但是在實(shí)踐中卻有各種各樣的問題，需要我們不斷地去探索和解決。在使用鎖的時(shí)候，我們應(yīng)該盡量避免使用全局鎖，而應(yīng)該嘗試使用更小的鎖，這樣才能夠有效地降低鎖競(jìng)爭(zhēng)的風(fēng)險(xiǎn)。另外，建議大家在使用分布式鎖時(shí)，盡量使用一些開源的分布式鎖組件，比如ZooKeeper、etcd等等，這些組件已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)場(chǎng)景，可以大大降低我們的開發(fā)時(shí)間和維護(hù)成本。
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本文名稱：Redis中頻繁出現(xiàn)的鎖（redis經(jīng)常鎖）
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