深入理解Redis锁与Backoff重试机制在Go中的实现
在构建分布式系统时,确保数据的一致性和操作的原子性是至关重要的。Redis锁作为一种高效且广泛使用的分布式锁机制,能够帮助我们在多进程或分布式环境中同步访问共享资源。本文将深入探讨如何在Go语言中实现Redis锁,并结合Backoff重试策略来优化锁的获取过程,确保系统的健壮性和可靠性。
Redis锁的深入实现
在Go语言中,我们使用github.com/gomodule/redigo/redis
包来操作Redis。Redis锁的实现依赖于Redis的SET
命令,该命令支持设置键值对,并且可以带有过期时间(EX
选项)和仅当键不存在时才设置(NX
选项)。以下是一个更详细的Redis锁实现示例:
func SetWithContext(ctx context.Context, redisPool *redis.Pool, key string, expireSecond uint32) (bool, string, error) {
// ...省略部分代码...
conn, err := redisPool.GetContext(ctx)
if err != nil {
return false, "", err
}
defer conn.Close()
randVal := generateRandVal() // 生成随机值
_, err = conn.Do("SET", key, randVal, "NX", "EX", int(expireSecond))
if err != nil {
return false, "", err
}
return true, randVal, nil
}
在上述代码中,generateRandVal()
函数用于生成一个唯一的随机值,这个值在释放锁时用来验证是否是锁的持有者。expireSecond
参数确保了即使客户端崩溃或网络问题发生,锁也会在一定时间后自动释放,避免死锁。
释放锁时,我们使用Lua脚本来确保只有持有锁的客户端才能删除键:
func ReleaseWithContext(ctx context.Context, redisPool *redis.Pool, key string, randVal string) error {
// ...省略部分代码...
conn, err := redisPool.GetContext(ctx)
if err != nil {
return err
}
defer conn.Close()
script := `
if redis.call("get", KEYS[1]) == ARGV[1] then
return redis.call("del", KEYS[1])
else
return 0
end
`
_, err = conn.Do("EVAL", script, 1, key, randVal)
return err
}
Backoff重试策略的深入探讨
在分布式系统中,获取锁可能会因为网络延迟、高负载或其他原因而失败。Backoff重试策略通过在重试之间引入等待时间来减轻这些问题的影响。在提供的代码中,我们定义了多种Backoff策略,每种策略都有其特定的使用场景和优势。
例如,指数退避策略ExponentialBackoff
的实现如下:
func (b *ExponentialBackoff) Next(retry int) (time.Duration, bool) {
// ...省略部分代码...
m := math.Min(r*b.t*math.Pow(b.f, float64(retry)), b.m)
if m >= b.m {
return 0, false
}
d := time.Duration(int64(m)) * time.Millisecond
return d, true
}
在这个策略中,重试间隔随重试次数的增加而指数级增长,但有一个最大值限制。这有助于在遇到连续失败时,逐步增加等待时间,避免立即重载系统。
结合Redis锁与Backoff策略的高级应用
将Redis锁与Backoff策略结合起来,可以创建一个健壮的锁获取机制。例如,我们可以定义一个MustSetRetry
方法,该方法会不断尝试获取锁,直到成功为止:
func (r *RedisLock) MustSetRetry(ctx context.Context, key string) (string, error) {
op := func() (string, error) {
return r.MustSet(ctx, key)
}
notifyFunc := func(err error) {
// ...错误处理逻辑...
}
return mustSetRetryNotify(op, r.backoff, notifyFunc)
}
在这个方法中,mustSetRetryNotify
函数负责执行重试逻辑,直到MustSet
方法成功获取锁或达到最大重试次数。通过这种方式,我们能够确保即使在高竞争环境下,也能以一种可控和安全的方式获取锁。
具体实现
- backoff
package lock
import (
"math"
"math/rand"
"sync"
"time"
)
// BackoffFunc specifies the signature of a function that returns the
// time to wait before the next call to a resource. To stop retrying
// return false in the 2nd return value.
type BackoffFunc func(retry int) (time.Duration, bool)
// Backoff allows callers to implement their own Backoff strategy.
type Backoff interface {
// Next implements a BackoffFunc.
Next(retry int) (time.Duration, bool)
}
// -- ZeroBackoff --
// ZeroBackoff is a fixed backoff policy whose backoff time is always zero,
// meaning that the operation is retried immediately without waiting,
// indefinitely.
type ZeroBackoff struct{}
// Next implements BackoffFunc for ZeroBackoff.
func (b ZeroBackoff) Next(retry int) (time.Duration, bool) {
return 0, true
}
// -- StopBackoff --
// StopBackoff is a fixed backoff policy that always returns false for
// Next(), meaning that the operation should never be retried.
type StopBackoff struct{}
// Next implements BackoffFunc for StopBackoff.
func (b StopBackoff) Next(retry int) (time.Duration, bool) {
return 0, false
}
// -- ConstantBackoff --
// ConstantBackoff is a backoff policy that always returns the same delay.
type ConstantBackoff struct {
interval time.Duration
}
// NewConstantBackoff returns a new ConstantBackoff.
func NewConstantBackoff(interval time.Duration) *ConstantBackoff {
return &ConstantBackoff{interval: interval}
}
// Next implements BackoffFunc for ConstantBackoff.
func (b *ConstantBackoff) Next(retry int) (time.Duration, bool) {
return b.interval, true
}
// -- Exponential --
// ExponentialBackoff implements the simple exponential backoff described by
// Douglas Thain at http://dthain.blogspot.de/2009/02/exponential-backoff-in-distributed.html.
type ExponentialBackoff struct {
t float64 // initial timeout (in msec)
f float64 // exponential factor (e.g. 2)
m float64 // maximum timeout (in msec)
}
// NewExponentialBackoff returns a ExponentialBackoff backoff policy.
// Use initialTimeout to set the first/minimal interval
// and maxTimeout to set the maximum wait interval.
func NewExponentialBackoff(initialTimeout, maxTimeout time.Duration) *ExponentialBackoff {
return &ExponentialBackoff{
t: float64(int64(initialTimeout / time.Millisecond)),
f: 2.0,
m: float64(int64(maxTimeout / time.Millisecond)),
}
}
// Next implements BackoffFunc for ExponentialBackoff.
func (b *ExponentialBackoff) Next(retry int) (time.Duration, bool) {
r := 1.0 + rand.Float64() // random number in [1..2]
m := math.Min(r*b.t*math.Pow(b.f, float64(retry)), b.m)
if m >= b.m {
return 0, false
}
d := time.Duration(int64(m)) * time.Millisecond
return d, true
}
// -- Simple Backoff --
// SimpleBackoff takes a list of fixed values for backoff intervals.
// Each call to Next returns the next value from that fixed list.
// After each value is returned, subsequent calls to Next will only return
// the last element. The values are optionally "jittered" (off by default).
type SimpleBackoff struct {
sync.Mutex
ticks []int
jitter bool
}
// NewSimpleBackoff creates a SimpleBackoff algorithm with the specified
// list of fixed intervals in milliseconds.
func NewSimpleBackoff(ticks ...int) *SimpleBackoff {
return &SimpleBackoff{
ticks: ticks,
jitter: false,
}
}
// Jitter enables or disables jittering values.
func (b *SimpleBackoff) Jitter(flag bool) *SimpleBackoff {
b.Lock()
b.jitter = flag
b.Unlock()
return b
}
// jitter randomizes the interval to return a value of [0.5*millis .. 1.5*millis].
func jitter(millis int) int {
if millis <= 0 {
return 0
}
return millis/2 + rand.Intn(millis)
}
// Next implements BackoffFunc for SimpleBackoff.
func (b *SimpleBackoff) Next(retry int) (time.Duration, bool) {
b.Lock()
defer b.Unlock()
if retry >= len(b.ticks) {
return 0, false
}
ms := b.ticks[retry]
if b.jitter {
ms = jitter(ms)
}
return time.Duration(ms) * time.Millisecond, true
}
关键Backoff策略:
- ZeroBackoff: 不等待,立即重试。
- StopBackoff: 从不重试。
- ConstantBackoff: 固定等待时间。
- ExponentialBackoff: 指数增长的等待时间。
- SimpleBackoff: 提供一组固定的等待时间,可选择是否添加随机抖动。
- 锁
package lock
import (
"context"
"errors"
"fmt"
"time"
"github.com/gomodule/redigo/redis"
)
var (
// 防止孤儿lock没release
// 目前expire过期时间的敏感度是考虑为一致的敏感度
defaultExpireSecond uint32 = 30
)
var (
ErrLockSet = errors.New("lock set err")
ErrLockRelease = errors.New("lock release err")
ErrLockFail = errors.New("lock fail")
)
// RedisLockIFace 在common redis上封一层浅封装
// 将redis pool 与expire second作为redis lock已知数据
type RedisLockIFace interface {
MustSet(ctx context.Context, k string) (string, error)
MustSetRetry(ctx context.Context, k string) (string, error) // 必须设置成功并有重试机制
Release(ctx context.Context, k string, randVal string) error
}
// RedisLock nil的实现默认为true
type RedisLock struct {
redisPool *redis.Pool
expireSecond uint32
backoff Backoff
}
// An Option configures a RedisLock.
type Option interface {
apply(*RedisLock)
}
// optionFunc wraps a func so it satisfies the Option interface.
type optionFunc func(*RedisLock)
func (f optionFunc) apply(log *RedisLock) {
f(log)
}
// WithBackoff backoff set
func WithBackoff(b Backoff) Option {
return optionFunc(func(r *RedisLock) {
r.backoff = b
})
}
func NewRedisLock(redisPool *redis.Pool, opts ...Option) *RedisLock {
r := &RedisLock{
redisPool: redisPool,
expireSecond: defaultExpireSecond,
backoff: NewExponentialBackoff(30*time.Millisecond, 500*time.Millisecond), // default backoff
}
for _, opt := range opts {
opt.apply(r)
}
return r
}
func (r *RedisLock) Set(ctx context.Context, key string) (bool, string, error) {
if r == nil {
return true, "", nil
}
isLock, randVal, err := SetWithContext(ctx, r.redisPool, key, r.expireSecond)
if err != nil {
return isLock, randVal, ErrLockSet
}
return isLock, randVal, err
}
// MustSetRetry 必须设置成功并带有重试功能
func (r *RedisLock) MustSetRetry(ctx context.Context, key string) (string, error) {
op := func() (string, error) {
return r.MustSet(ctx, key)
}
notifyFunc := func(err error) {
if err == ErrLockFail {
fmt.Printf("RedisLock.MustSetRetry redis must set err: %v", err)
} else {
fmt.Printf("RedisLock.MustSetRetry redis must set err: %v", err)
}
}
return mustSetRetryNotify(op, r.backoff, notifyFunc)
}
func (r *RedisLock) MustSet(ctx context.Context, key string) (string, error) {
isLock, randVal, err := r.Set(ctx, key)
if err != nil {
return "", err
}
if !isLock {
return "", ErrLockFail
}
return randVal, nil
}
func (r *RedisLock) Release(ctx context.Context, key string, randVal string) error {
if r == nil {
fmt.Printf("that the implementation of redis lock is nil")
return nil
}
err := ReleaseWithContext(ctx, r.redisPool, key, randVal)
if err != nil {
fmt.Printf("s.RedisLock.ReleaseWithContext fail, err: %v", err)
return ErrLockRelease
}
return nil
}
func SetWithContext(ctx context.Context, redisPool *redis.Pool, key string, expireSecond uint32) (bool, string, error) {
if expireSecond == 0 {
return false, "", fmt.Errorf("expireSecond参数必须大于0")
}
conn, _ := redisPool.GetContext(ctx)
defer conn.Close()
randVal := time.Now().Format("2006-01-02 15:04:05.000")
reply, err := conn.Do("SET", key, randVal, "NX", "PX", expireSecond*1000)
if err != nil {
return false, "", err
}
if reply == nil {
return false, "", nil
}
return true, randVal, nil
}
func ReleaseWithContext(ctx context.Context, redisPool *redis.Pool, key string, randVal string) error {
conn, _ := redisPool.GetContext(ctx)
defer conn.Close()
luaScript := `
if redis.call("get", KEYS[1]) == ARGV[1] then
return redis.call("del", KEYS[1])
else
return 0
end;
`
script := redis.NewScript(1, luaScript)
_, err := script.Do(conn, key, randVal)
return err
}
- 重试
package lock
import "time"
type mustSetOperation func() (string, error)
type ErrNotify func(error)
func mustSetRetryNotify1(operation mustSetOperation, b Backoff, notify ErrNotify) (string, error) {
var err error
var randVal string
var wait time.Duration
var retry bool
var n int
for {
if randVal, err = operation(); err == nil {
return randVal, nil
}
if b == nil {
return "", err
}
n++
wait, retry = b.Next(n)
if !retry {
return "", err
}
if notify != nil {
notify(err)
}
time.Sleep(wait)
}
}
- 使用
func main() {
backoff := lock.NewExponentialBackoff(
time.Duration(20)*time.Millisecond,
time.Duration(1000)*time.Millisecond,
)
redisPool := &redis.Pool{
MaxIdle: 3,
IdleTimeout: 240 * time.Second,
// Dial or DialContext must be set. When both are set, DialContext takes precedence over Dial.
Dial: func() (redis.Conn, error) {
return redis.Dial("tcp",
"redis host",
redis.DialPassword("redis password"),
)
},
}
redisLock := lock.NewRedisLock(redisPool, lock.WithBackoff(backoff))
ctx := context.Background()
s, err := redisLock.MustSetRetry(ctx, "lock_user")
if err != nil && err == lock.ErrLockFail {
fmt.Println(err)
return
}
time.Sleep(20 * time.Second)
defer func() {
_ = redisLock.Release(ctx, "lock_user", s)
}()
return
}
结论
通过深入理解Redis锁和Backoff重试策略的实现,我们可以构建出既能够保证资源访问的原子性,又能在面对网络波动或系统负载时保持稳定性的分布式锁机制。这不仅提高了系统的可用性,也增强了系统的容错能力。在实际开发中,合理选择和调整这些策略对于确保系统的高性能和高可靠性至关重要。通过精心设计的锁机制和重试策略,我们可以为分布式系统提供一个坚实的基础,以应对各种挑战和压力。
深入理解Redis锁与Backoff重试机制在Go中的实现的更多相关文章
- JAVA重试机制多种方式深入浅出
重试机制在分布式系统中,或者调用外部接口中,都是十分重要的. 重试机制可以保护系统减少因网络波动.依赖服务短暂性不可用带来的影响,让系统能更稳定的运行的一种保护机制. 为了方便说明,先假设我们想要进行 ...
- 深入理解Redis主键失效原理及实现机制
http://blog.jobbole.com/71095/ 对于缓存失效,不同的缓存有不同的处理机制,可以说是大同中有小异,作者通过对Redis 文档与相关源码的仔细研读,为大家详细剖析了 Redi ...
- 深入理解Redis中的主键失效及其实现机制
参考:http://blog.sina.com.cn/s/articlelist_1221155353_0_1.html 作为一种定期清理无效数据的重要机制,主键失效存在于大多数缓存系统中,Reids ...
- redis锁机制介绍与实例
转自:https://m.jb51.net/article/154421.htm 今天小编就为大家分享一篇关于redis锁机制介绍与实例,小编觉得内容挺不错的,现在分享给大家,具有很好的参考价值,需要 ...
- 深入理解Redis主键失效原理及实现机制(转)
原文:深入理解Redis主键失效原理及实现机制 作为一种定期清理无效数据的重要机制,主键失效存在于大多数缓存系统中,Redis 也不例外.在 Redis 提供的诸多命令中,EXPIRE.EXPIREA ...
- 源码级别理解 Redis 持久化机制
文章首发于公众号"蘑菇睡不着",欢迎来访~ 前言 大家都知道 Redis 是一个内存数据库,数据都存储在内存中,这也是 Redis 非常快的原因之一.虽然速度提上来了,但是如果数据 ...
- springboot系列——重试机制原理和应用,还有比这个讲的更好的吗(附完整源码)
1. 理解重试机制 2. 总结重试机制使用场景 3. spring-retry重试组件 4. 手写一个基于注解的重试组件 5. 重试机制下会出现的问题 6. 模板方法设计模式实现异步重试机制 如果有, ...
- Redis锁构造
单线程与隔离性 Redis是使用单线程的方式来执行事务的,事务以串行的方式运行,也就是说Redis中单个命令的执行和事务的执行都是线程安全的,不会相互影响,具有隔离性. 在多线程编程中,对于共享资源的 ...
- Kafka内核理解:消息的收集/消费机制
原文:https://www.cnblogs.com/daochong/p/6425762.html 一.Kafka数据收集机制 Kafka集群中由producer负责数据的产生,并发送到对应的Top ...
- 【原创】(求锤得锤的故事)Redis锁从面试连环炮聊到神仙打架。
这是why技术的第38篇原创文章 又到了一周一次的分享时间啦,老规矩,还是先荒腔走板的聊聊生活. 有上面的图是读大学的时候,一次自行车骑行途中队友抓拍的我的照片.拍照的地方,名字叫做牛背山,一个名字很 ...
随机推荐
- 【RabbitMQ】02 工作队列模式
首先编写一个工作队列的生产者: 发送10条消息然后就关闭,10条消息让RabbitMQ先存着 import com.rabbitmq.client.Channel; import com.rabbit ...
- 【FastDFS】06 SpringBoot实现上传
创建SpringBoot工程: 再导入所需要的依赖: <dependency> <groupId>net.oschina.zcx7878</groupId> < ...
- 使用AI技术(单张图片或文字)生产3D模型 —— Ai生成3D模型的时代来了
地址: https://www.bilibili.com/video/BV1A2421P7pH/ 视频用到的工具voxcraft体验地址:https://voxcraft.ai/
- MindSpore分布式并行训练 (GPU-Docker)mindspore—1.2.1—gpu—docker版本运行报错,Failed to init nccl communicator for group,init nccl communicator for group nccl_world_group
如题目所述: 计算框架MindSpore分布式并行训练报错,具体版本:docker-gpu-1.2.1 运行环境: 硬件:Intel CPU, 4卡泰坦 软件:Ubuntu18.04宿主机,docke ...
- 深度学习用什么卡比较给力?—— A100/H100真的么有RTX4090好吗?
近日看到这么一个帖子: https://www.zhihu.com/question/612568623/answer/3131709693 ============================= ...
- 文本相似度 HanPL汉语言处理
@ 目录 前言 需求 简介 实操开始 1. 添加pom.xml依赖 2. 文本相似度工具类 3. 案例验证 4. 验证结果 总结 前言 请各大网友尊重本人原创知识分享,谨记本人博客:南国以南i. 提示 ...
- java增量发布工具
有些公司由于没有使用maven作为构建工具,全量发布时没问题,而修改bug增量发布往往是将改动的代码手动编译后,从classes目录下拷贝到jar中然后再放到tomcat目录下发布,这种方法准确度不高 ...
- 关于Mongodb索引创建的一些体会
mongodb索引分类以及创建我就不多说了,如果想了解可以直接在百度上搜索,这里我说一下关于索引创建的个人想法. 1.优先给一些Id类字段添加索引,查询时可以缩小扫描范围. 2.创建联合索引时,索引字 ...
- .NET 智能组件完全开源
Daniel Roth在2024年3月20日发布了一篇文章: .NET 智能组件简介 – AI 驱动的 UI 控件.文章主要介绍了.NET Smart Components,这是一系列可以快速轻松地添 ...
- JavaScript设计模式样例十七 —— 迭代器模式
迭代器模式(Itrator Pattern) 定义:用于顺序访问集合对象的元素,不需要知道集合对象的底层表示.目的:提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素, 而又无须暴露该对象的内部表示.场景:$ ...