Redis集群中的分布式锁实践

后端

2023-01-19 06:53:30

分布式锁在 Redis 集群中的实践探索

分布式系统中，资源访问冲突时，分布式锁 扮演着同步机制的角色，确保数据的 一致性和完整性 。Redis 集群以其可靠性成为实现分布式锁的不二之选。

分布式锁的基本概念

分布式锁是一种同步机制，保证 互斥访问 共享资源，主要需求如下：

排他性： 同一时刻，只有一个进程/线程能持有锁。
可重入性： 同一进程/线程可多次获取同一锁。
可用性： 锁可被获取和释放。
可靠性： 进程/线程崩溃时，锁可释放。
性能： 锁操作高效。

Redis 集群中的分布式锁实践

SETNX 实现简单锁

最常见的是使用 SETNX 命令：

SETNX my_lock 1

如果 my_lock 键不存在，则设置值为 1 并返回 1；否则返回 0。进程/线程尝试获取锁时，执行 SETNX。成功获取返回 1，否则等待锁释放。

为了 防止死锁 ，需要设置超时：

EXPIRE my_lock 30

超时后，锁自动释放。

Redlock 算法增强健壮性

Redlock 算法使用 多个 Redis 实例 提高健壮性。

客户端随机选择多个 Redis 实例。
向每个实例发送 SETNX 命令尝试获取锁。
超过半数实例获取锁后，视为成功。
设置锁超时时间。
释放锁时，向每个实例发送 DEL 命令。

即使一个或多个实例宕机，锁仍然有效。

代码示例

使用 Python redis-py 库实现 Redlock 锁：

import redis
import random

# 创建 Redis 集群连接池
redis_cluster = redis.StrictRedisCluster(...)

# Redlock 锁参数
num_instances = 5  # Redis 实例数量
quorum = num_instances // 2 + 1  # 超过半数实例

# 获取锁
def acquire_lock(key, ttl):
    clients = random.sample(redis_cluster.nodes, num_instances)
    locks = {}
    for client in clients:
        lock_name = f'{key}-{client.host}-{client.port}'
        if client.setnx(lock_name, 1):
            locks[lock_name] = client.ttl(lock_name)  # 锁超时时间
            if len(locks) >= quorum:
                return True
    # 释放已获取锁
    for lock_name, ttl in locks.items():
        client.delete(lock_name)
    return False

# 释放锁
def release_lock(key):
    for client in redis_cluster.nodes:
        lock_name = f'{key}-{client.host}-{client.port}'
        client.delete(lock_name)