redisson redlock（基于redisson框架和redis集群使用分布式锁）

一、关于分布式锁的两篇文章文章1文章2二、redis分布式锁存在的问题redis实现分布式锁有很多种方案，比较完善的方案应该是用setNx + lua进行实现。简单实现如下：- java代码-加锁,相当于setnx lock_key_name unique_valueset lock_key_name unique_value NX PX 5000;- lua脚本-解锁，原子性操作if redis

ximeneschen

2023人浏览 · 2021-10-08 10:18:22

ximeneschen · 2021-10-08 10:18:22 发布

一、关于分布式锁的两篇文章

文章1
文章2

二、redis分布式锁存在的问题

redis实现分布式锁有很多种方案，比较完善的方案应该是用setNx + lua进行实现。简单实现如下：

java代码-加锁,相当于

set lock_key_name unique_value NX PX 5000;

lua脚本-解锁，原子性操作

if redis.call("get", KEYS[1] == ARGV[1]) then
	return redis.call("del", KEYS[1])
else
    return 0
end

解释

NX：仅在不存在 key 的时候才能被执行成功；
PX：失效时间，传入 30000，就是 30s 后自动释放锁；
unique_value：就是随机值，可以是线程号之类的。主要是为了更安全的释放锁，释放锁的时候使用脚本告诉 Redis: 只有 key 存在并且存储的值和我指定的值一样才能删除成功。

为什么要设置随机值：主要是为了防止锁被其他客户端删除。

客户端 A 获得了锁，还没有执行结束，但是锁超时自动释放了；
客户端 B 此时过来，是可以获得锁的，加锁成功；
此时，客户端 A执行结束了，要去释放锁，如果不对比随机值，就会把客户端 B 的锁给释放了。
当然前面看过 Redisson 的处理，这个unique_value存放的是 UUID:ThreadId 组合成的一个类似 931573de-903e-42fd-baa7-428ebb7eda80:1 的字符串。

注意：

value需要具有唯一性，可以采用时间戳、uuid或者自增id实现；
客户端在解锁时，需要比较本地内存中的value和redis中的value是否一致，防止误解锁;（case：clientA获取锁lock1，由于clientA执行的时间比较久，导致key=lock1已经过期，redis实例会移除该key；clientB获取相同的锁lock1，clientB正在占有锁并执行业务，此时clientA业务已经执行完毕，准备释放锁；如果没有比较value的逻辑，那么clientA会把clientB持有的锁释放掉，这个显然不行的，由于value值不同，那么clientA释放锁的时候只会释放自己加的锁，不会误释放别的客户端加的锁）。

注意，不能一味认为锁过期的时间应该比key的expire要长，因为接下来要介绍的redisson框架中有续期机制（看门狗机制），该机制的核心就是：如果线程仍旧没有执行完，那么redisson会自动给redis中的目标key延长超时时间

在分布式系统中，为了避免单点故障，提高可靠性，redis都会采用主从架构，当主节点挂了后，从节点会作为主继续提供服务。该种方案能够满足大多数的业务场景，但是对于要求强一致性的场景如交易，该种方案还是有漏洞的，原因如下：

redis主从架构采用的是异步复制，当master节点拿到了锁，但是锁还未同步到slave节点，此时master节点挂了，发生故障转移，slave节点被选举为master节点，丢失了锁。这样其他线程就能够获取到该锁，显然是有问题的。

因此，上述基于redis实现的分布式锁只是满足了AP，并没有满足C。

三、redlock

redlock出现的背景：当锁遇到故障转移
单实例肯定不是很可靠吧？加锁成功之后，结果 Redis 服务宕机了，就凉了。这时候会提出来将 Redis 主从部署。即使是主从，也是存在巧合的！

主从结构中存在明显的竞态：

客户端 A 从 master 获取到锁
在 master 将锁同步到 slave 之前，master 宕掉了。
slave 节点被晋级为 master 节点
客户端 B 取得了同一个资源被客户端 A 已经获取到的另外一个锁。安全失效！

有时候程序就是这么巧，比如说正好一个节点挂掉的时候，多个客户端同时取到了锁。如果你可以接受这种小概率错误，那用这个基于复制的方案就完全没有问题。

如果使用集群呢

我们知道对集群进行加锁的时候，其实是通过 CRC16 的 hash 函数来对 key 进行取模，将结果路由到预先分配过 slot 的相应节点上。发现其实还是发到单个节点上的！

正是因为上述redis分布式锁存在的一致性问题，redis作者提出了一个更加高级的基于redis实现的分布式锁——RedLock。原文可参考 Distributed locks with Redis，也可以参考这篇文章。

RedLock是什么

RedLock是基于redis实现的分布式锁，它能够保证以下特性：

互斥性：在任何时候，只能有一个客户端能够持有锁；
避免死锁：当客户端拿到锁后，即使发生了网络分区或者客户端宕机，也不会发生死锁；（利用key的存活时间）
容错性：只要多数节点的redis实例正常运行，就能够对外提供服务，加锁或者释放锁；

而非redLock是无法满足互斥性的，上面已经阐述过了原因。

RedLock算法

假设有N个redis的master节点，这些节点是相互独立的（不需要主从或者其他协调的系统）。N推荐为奇数。具体算法如下：

在这里插入图片描述

注意：为什么N推荐为奇数呢？

原因1：本着最大容错的情况下，占用服务资源最少的原则，2N+1和2N+2的容灾能力是一样的，所以采用2N+1；比如，5台服务器允许2台宕机，容错性为2，6台服务器也只能允许2台宕机，容错性也是2，因为要求超过半数节点存活才OK。

原因2：假设有6个redis节点，client1和client2同时向redis实例获取同一个锁资源，那么可能发生的结果是——client1获得了3把锁，client2获得了3把锁，由于都没有超过半数，那么client1和client2获取锁都失败，对于奇数节点是不会存在这个问题。

参考文章

失败时重试

当客户端无法获取到锁时，应该随机延时后进行重试，防止多个客户端在同一时间抢夺同一资源的锁（会导致脑裂，最终都不能获取到锁）。客户端获得超过半数节点的锁花费的时间越短，那么脑裂的概率就越低。所以，理想的情况下，客户端最好能够同时（并发）向所有redis发出set命令。

当客户端从多数节点获取锁失败时，应该尽快释放已经成功获取的锁，这样其他客户端不需要等待锁过期后再获取。（如果存在网络分区，客户端已经无法和redis进行通信，那么此时只能等待锁过期后自动释放）

不明白为什么会发生脑裂？？？

释放锁

向所有redis实例发送释放锁命令即可，不需要关心redis实例有没有成功上锁。

redisson在加锁的时候，key=lockName, value=uuid + threadID,采用set结构存储，并包含了上锁的次数（支持可重入）；解锁的时候通过hexists判断key和value是否存在，存在则解锁；这里不会出现误解锁

性能、崩溃恢复和redis同步

如何提升分布式锁的性能？以每分钟执行多少次acquire/release操作作为性能指标，一方面通过增加redis实例可用降低响应延迟，另一方面，使用非阻塞模型，一次发送所有的命令，然后异步读取响应结果，这里假设客户端和redis之间的RTT差不多。

如果redis没用使用备份，redis重启后，那么会丢失锁，导致多个客户端都能获取到锁。通过AOF持久化可以缓解这个问题。redis key过期是unix时间戳，即便是redis重启，那么时间依然是前进的。但是，如果是断电呢？redis在启动后，可能就会丢失这个key（在写入或者还未写入磁盘时断电了，取决于fsync的配置），如果采用fsync=always，那么会极大影响性能。如何解决这个问题呢？可以让redis节点重启后，在一个TTL时间段内，对客户端不可用即可。

四、redlock已经在最新本的redisson中被弃用了

看着 RedLock 好像是解决问题了：

客户端 A 锁住了集群的大多数（一半以上）；
客户端 B 也要锁住大多数；
这里肯定会冲突，所以客户端 B 加锁失败。

那实际解决问题了么？推荐大家阅读两篇文章：

Martin Kleppmann：How to do distributed locking

Salvatore（Redis 作者）：Is Redlock safe?

最终，两方各持己见，没有得出结论。具体的源码分析弃用原因，可以参考这篇文章

五、结论

Redisson RedLock 是基于联锁 MultiLock 实现的，但是使用过程中需要自己判断 key 落在哪个节点上，对使用者不是很友好。Redisson RedLock 已经被弃用，直接使用普通的加锁即可，会基于 wait 机制将锁同步到从节点，但是也并不能保证一致性。仅仅是最大限度的保证一致性。

基于MultiLock 实现的分布式锁