redis分布式锁 Redlock原理分析 _redis分布式锁

Redlock：全名叫做 redis Distributed Lock;即使用redis实现的分布式锁；
使用场景：多个服务间保证同一时刻同一时间段内同一用户只能有一个请求（防止关键业务出现并发攻击）；

官网文档地址如下：https://redis.io/topics/distlock
这个锁的算法实现了多redis实例的情况，相对于单redis节点来说，优点在于防止了单节点故障造成整个服务停止运行的情况；并且在多节点中锁的设计，及多节点同时崩溃等各种意外情况有自己独特的设计方法；

此博客或者官方文档的相关概念：
1.TTL：Time To Live;只 redis key 的过期时间或有效生存时间
2.clock drift:时钟漂移；指两个电脑间时间流速基本相同的情况下，两个电脑（或两个进程间）时间的差值；如果电脑距离过远会造成时钟漂移值过大

最低保证分布式锁的有效性及安全性的要求如下：
1.互斥；任何时刻只能有一个client获取锁
2.释放死锁；即使锁定资源的服务崩溃或者分区，仍然能释放锁
3.容错性；只要多数redis节点（一半以上）在使用，client就可以获取和释放锁

网上讲的基于故障转移实现的redis主从无法真正实现Redlock:
因为redis在进行主从复制时是异步完成的，比如在clientA获取锁后，主redis复制数据到从redis过程中崩溃了，导致没有复制到从redis中，然后从redis选举出一个升级为主redis,造成新的主redis没有clientA 设置的锁，这是clientB尝试获取锁，并且能够成功获取锁，导致互斥失效；
思考题：这个失败的原因是因为从redis立刻升级为主redis，如果能够过TTL时间再升级为主redis（延迟升级）后，或者立刻升级为主redis但是过TTL的时间后再执行获取锁的任务，就能成功产生互斥效果；是不是这样就能实现基于redis主从的Redlock;

redis单实例中实现分布式锁的正确方式（原子性非常重要）:
1.设置锁时，使用set命令，因为其包含了setnx,expire的功能，起到了原子操作的效果，给key设置随机值，并且只有在key不存在时才设置成功返回True,并且设置key的过期时间（最好用毫秒）
SET key_name my_random_value NX PX 30000 # NX 表示if not exist 就设置并返回True，否则不设置并返回False PX 表示过期时间用毫秒级， 30000 表示这些毫秒时间后此key过期2.在获取锁后，并完成相关业务后，需要删除自己设置的锁（必须是只能删除自己设置的锁，不能删除他人设置的锁）；
删除原因：保证服务器资源的高利用效率，不用等到锁自动过期才删除；
删除方法：最好使用Lua脚本删除（redis保证执行此脚本时不执行其他操作，保证操作的原子性），代码如下；逻辑是先获取key，如果存在并且值是自己设置的就删除此key;否则就跳过；
if redis.call("get",KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call("del",KEYS[1])else return 0end算法流程图如下：

文章插图

多节点redis实现的分布式锁算法(RedLock):有效防止单点故障
假设有5个完全独立的redis主服务器
1.获取当前时间戳
2.client尝试按照顺序使用相同的key,value获取所有redis服务的锁，在获取锁的过程中的获取时间比锁过期时间短很多，这是为了不要过长时间等待已经关闭的redis服务。并且试着获取下一个redis实例。
比如：TTL为5s,设置获取锁最多用1s，所以如果一秒内无法获取锁，就放弃获取这个锁，从而尝试获取下个锁
3.client通过获取所有能获取的锁后的时间减去第一步的时间，这个时间差要小于TTL时间并且至少有3个redis实例成功获取锁，才算真正的获取锁成功
4.如果成功获取锁，则锁的真正有效时间是 TTL减去第三步的时间差的时间；比如：TTL 是5s,获取所有锁用了2s,则真正锁有效时间为3s(其实应该再减去时钟漂移);
5.如果客户端由于某些原因获取锁失败，便会开始解锁所有redis实例；因为可能已经获取了小于3个锁，必须释放，否则影响其他client获取锁
算法示意图如下：