关于redis在cluster模式化下的 分布式锁的探索

背景

redis作为一个内存数据库，在分布式的服务的大环境下，占的比重越来越大啦，下面我们和大家一起探讨一下如何使用redis实现一个分布式锁 

说明

      一个分布式锁至少要满足下面几个条件

1：互斥性

多个客户端竞争的时候，只能有一个客户端能获取锁

2：安全性

谁创建，谁销毁，客户端A创建了分布式锁，只能有A来销毁

3：容错性

某个redis节点挂啦，不会影响客户端创建或者销毁分布式锁

4：避免死锁

客户端A创建了分布式锁因程序异常未释放，不会造成其他客户端再也无法申请到锁

下面我们基于上面四个基本准则一起来设计分布式锁，主要有2个方法，①尝试获取锁，②释放锁

尝试获取锁，

这一段代码中有很多容易犯错的地方

public boolean trylock(String lockKey,String lockValue,Long lockWaitTimeout,Long lockExpirseTimeout){
    int timeout = lockWaitTimeout.intValue();
    while (timeout >= 0){
        String expireTimeout  = String.valueOf(lockExpirseTimeout/1000);
        List<String> keys = new ArrayList<String>();
        keys.add(lockKey);

        List<String> args = new ArrayList<String>();
        args.add(lockValue);
        args.add(expireTimeout);

           //①使用lua脚本，setnx创建锁，并设置过期时间，这里网上大多数教程都是直接将value值设置为过期时间，人工判断，我在这里通过lua脚本给加一个过期时间
           /**

　　　　　　//伪代码
            // 如果当前锁不存在，返回加锁成功,
　　　　　　if (jedis.setnx(lockKey, expiresStr) == 1) {
                   // 若在这里程序突然崩溃，则无法设置过期时间，将发生死锁，建议将2个命令通过lua脚本一起执行，保证原则性

　　　　　　　　  jedis.expire(lockKey, expireTime);
                  return true;
　　　　　　}

*/
           // 如果当前锁不存在，返回加锁成功
        String lockLuaScript = setNxLuaScript();
        Long  exeResult = exeLuaScript(lockLuaScript,keys,args,Long.class);
        if (exeResult!=null && exeResult.intValue() == 1){
            return true;
        }

           // 如果锁存在，获取锁的过期时间
        String lockTimeStr = get(lockKey);
        if (lockTimeStr != null && Long.parseLong(lockTimeStr) < System.currentTimeMillis()){
                // 锁已过期，获取上一个锁的过期时间，并设置现在锁的过期时间
            String oldLockTimeStr = getAndSet(lockKey,lockValue);
                 // 考虑多线程并发的情况，只有一个线程的设置值和当前值相同，它才有权利加锁
            if (oldLockTimeStr != null && oldLockTimeStr.equals(lockTimeStr)){
                      //大多数网上源代码中是木有这一行代码的，此行是为了解决高并发情况下，getSet虽然只有一个设置成功，但是value值可能会被覆盖，所以重新设置一下
                set(lockKey,lockValue,Long.valueOf(expireTimeout),TimeUnit.SECONDS);
                return true;
            }
        }
        int sleepTime=new Random().nextInt(10)*100;
        timeout -= sleepTime;
        try {
            log.info("获取redis分布式锁失败，sleep：{}ms后重新获取",sleepTime);
            Thread.sleep(sleepTime);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
      // 其他情况，一律返回加锁失败
    return false;
}

private String setNxLuaScript(){
    StringBuffer luascript = new StringBuffer();
    luascript.append(" if redis.call('setnx',KEYS[1],ARGV[1]) == 1 then ");
    luascript.append(" redis.call('expire',KEYS[1],ARGV[2]) return 1");
    luascript.append(" else return 0 end");
    return luascript.toString();
}

释放锁
 /**

   *网上很多代码都木有考虑，谁创建，谁销毁这个准则

* 通过获取lockKey的值和当初设定oldValue是否一致，来决定客户端是否有权利来释放锁，由于这是2个命令，考虑高并发情况，所以通过lua脚本，将2个命令放在一起执行，保证原子性
  */

public void unlock(String lockKey,String oldValue){
    String luascript = delLuaScript();
    List<String> keys = new ArrayList<String>();
    keys.add(lockKey);
    List<String> args = new ArrayList<String>();
    args.add(oldValue);
    exeLuaScript(luascript,keys,args,Long.class);
}

private String delLuaScript(){
    StringBuffer luascript = new StringBuffer();
    luascript.append(" if redis.call('exists',KEYS[1]) == 1 and redis.call('get',KEYS[1]) == ARGV[1] then");
    luascript.append(" redis.call('del',KEYS[1])  return 1");
    luascript.append(" else return 0 end");
    return luascript.toString();
}

 //执行lua脚本命令

public <T> T exeLuaScript(String luaScript, List<String> keys, List<String> args,Class<T> clz){

      T t = (T)redisTemplate.execute(new RedisCallback<T>(){
        @Override
public T doInRedis(RedisConnection redisConnection) throws DataAccessException {
            Object nativeConnection = redisConnection.getNativeConnection();
            if (nativeConnection instanceof JedisCluster) {
                return (T)((JedisCluster) nativeConnection).eval(luaScript.toString(), keys, args);
            }   // 单机模式
else if (nativeConnection instanceof Jedis) {
                return (T)  ((Jedis) nativeConnection).eval(luaScript.toString(), keys, args);
            }
            return null;
        }
    });

      if(t == null){
          throw new RuntimeException("redis model doesn't support luascript");
      }
      return t;
}

上述代码目前依然存在的问题
①：当业务耗时时间大于分布式锁的过期时间lockExpirseTimeout，会造成同时有2个客户端获取到了分布式锁
②：容错性问题还有待解决

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