在分布式系统中,锁是一种非常重要的机制,它能够保障多个进程或者线程之间的数据安全性。Redis作为一种高性能的NoSQL数据库,也提供了锁机制来帮助用户实现分布式锁的功能。但是在实践中,我们也会遇到一些锁相关的问题,比如锁竞争、死锁等等。本文将会对Redis中频繁出现的锁问题做一个介绍,并提供一些解决方案。
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问题一:多个进程同时竞争一个锁
在Redis中,通常采用SETNX命令来实现锁的功能。SETNX所做的就是尝试将一个key的值设为指定的字符串,如果该key不存在,那么该操作就相当于建立一个锁,并将key的值设置为1;如果该key已经存在,则说明该锁已经被其他进程或者线程设置过,此时该进程或者线程就需要等待。但是这种方式有一个重要的问题,就是当多个进程或者线程同时尝试建立同一个锁时,就会发生竞争。如下代码所示,假设有两个进程同时执行,那么可能就会出现A进程和B进程都成功地建立了锁,这时就会导致数据异常。
“`python
def acquire_lock(conn, lockname, acquire_timeout=10):
“””
尝试获取锁
“””
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):
“””
释放锁
“””
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
解决方案
解决上述问题的方案很简单,我们只需要为每个锁建立一个独立的key,然后在这个key上面执行SETNX命令就可以了。如下代码所示:
```python
def acquire_lock(conn, lockname, acquire_timeout=10):
"""
尝试获取锁
"""
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):
"""
释放锁
"""
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
问题二:锁因为某些原因没有被释放
在使用锁的过程中,我们还有另外一个问题,就是当一个进程因为某些原因没有能够及时地释放锁时,这个锁就会变得失效。比如,当一个进程因为异常退出或者被杀死时,锁就可能没有被正确地释放。这个问题的解决方案很简单,就是给每个锁添加一个过期时间。实践中,我们通常会给每个锁加上一定的随机值,防止所有的锁在同一时刻失效。
“`python
def acquire_lock_with_timeout(conn, lockname, acquire_timeout=10, lock_timeout=10):
“””
尝试获取锁
“””
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):
“””
释放锁
“””
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
问题三:锁可能会被自己释放
在实践中,我们还有一个比较奇怪的现象,就是锁在某些情况下可能会被自己释放,导致锁没有正确的得到保留。这个问题的解决方案也很简单,我们只需要在释放锁之前,先判断该锁是否还是该进程或者线程所拥有的就可以了。
```python
def release_lock(conn, lockname, identifier):
"""
释放锁
"""
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
总结
以上是本文简单介绍了Redis中频繁出现的锁问题以及解决方案。虽然锁问题看起来很简单,但是在实践中却有各种各样的问题,需要我们不断地去探索和解决。在使用锁的时候,我们应该尽量避免使用全局锁,而应该尝试使用更小的锁,这样才能够有效地降低锁竞争的风险。另外,建议大家在使用分布式锁时,尽量使用一些开源的分布式锁组件,比如ZooKeeper、etcd等等,这些组件已经被广泛地应用于各个场景,可以大大降低我们的开发时间和维护成本。
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文章标题:Redis中频繁出现的锁(redis经常锁)
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