RedLock 实现分布式锁

　　J并发是程序开发中不可避免的问题，根据系统面向用户、功能场景的不同，并发的重视程度会有不同。从程序的角度来说，并发意味着相同的时间点执行了相同的代码，而有些情况是不被允许的，比如：转账、抢购占库存等，如果没有做好临界条件的验证，会带来非常严重的后果。追根结底是因为并发引起的数据不一致问题，面对并发，我们通常会采用锁来优化。

　　场景模拟

　　如下模拟抢购的示例代码(C#)：

　　//有10个商品库存privatestaticintstockCount=10;publicboolBuy(){//模拟执行的逻辑代码花费的时间Thread.Sleep(newRandom().Next(100,500));if(stockCount0){stockCount--;returntrue;}returnfalse;}

　　vartest=newTest();Parallel.For(1,16,(i)={varstopwatch=newStopwatch();stopwatch.Start();vardata=test.Buy();stopwatch.Stop();Console.WriteLine($ThreadId:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId},Result:{data},Time:{stopwatch.ElapsedMilliseconds});});Console.ReadKey();

　　模拟并行调用 Buy 方法 15 次(内部使用的是线程池，所以 ThreadId 会有重复)，实际上只有 10 个库存，返回结果却显示 11 个请求都购买成功了。

　　

　　concurrent

　　单机部署模式解决方案

　　在单机部署模式下，我们只需要加 lock(){} 就可以解决问题：

　　//有10个商品库存privatestaticintstockCount=10;privatestaticobjectobj=newobject();publicboolBuy(){lock(obj){//模拟执行的逻辑代码花费的时间Thread.Sleep(newRandom().Next(100,500));if(stockCount0){stockCount--;returntrue;}returnfalse;}}

　　

　　concurrent with lock

　　从输出结果中可以看出，确实只有10个请求是显示购买成功，但同时发现部分请求的执行时间明显变长，这就是加锁带来的最直观影响，当某个线程获得锁之后，在没有释放之前，其他线程只能继续等待，并发越高，更多的线程需要等待轮流被处理。

　　各种语言一般都提供了锁的实现，用法大同小异，语言本身实现的锁只能作用于当前进程内，所以在单机模式部署的系统中使用基本没什么问题。

　　集群部署模式解决方案(分布式锁)

　　在集群模式下，系统部署于多台机器(一个系统运行在多个进程中)，语言本身实现的锁只能确保当前进程内有效(基于内存)，多进程就没办法共享锁状态，这时我们就得考虑采用分布式锁，分布式锁可以采用数据库、ZooKeeper、Redis等来实现，最终都是为了达到在不同的进程、线程内能共享锁状态的目的。

　　这里将介绍基于 Redis 的RedLock.net来解决分布式下的并发问题，RedLock.net 是 RedLock 分布式锁算法的 .NET 版实现 (大部分语言都有对应的实现，查看) ，RedLock 分布式锁算法是由 Redis 的作者提出。

　　RedLock 简介

　　RedLock 的思想是使用多台 Redis Master ，节点完全独立，节点间不需要进行数据同步，因为 Master-Slave 架构一旦 Master 发生故障时数据没有复制到 Slave，被选为 Master 的 Slave 就丢掉了锁，另一个客户端就可以再次拿到锁。锁通过 setNX(原子操作) 命令设置，在有效时间内当获得锁的数量大于 (n/2+1) 代表成功，失败后需要向所有节点发送释放锁的消息。

　　获取锁：

　　SETresource_namemy_random_valueNXPX30000

　　释放锁：

　　ifredis.call(get,KEYS[1])==ARGV[1]thenreturnredis.call(del,KEYS[1])elsereturn0end

　　RedLock.net 集成

　　创建 .NETCore API 项目

　　Nuget 安装 RedLock.net

　　Install-PackageRedLock.net

　　appsettings.json 添加 redis 配置

　　{RedisUrl:127.0.0.1:6379,//多个用,分割...}

　　添加 ProductService.cs，模拟商品购买

　　//有10个商品库存，如果同时启动多个API服务进行测试，这里改成存数据库或其他方式privatestaticintstockCount=10;publicasyncTaskboolBuyAsync(){//模拟执行的逻辑代码花费的时间awaitTask.Delay(newRandom().Next(100,500));if(stockCount0){stockCount--;returntrue;}returnfalse;}

　　修改 Startup.cs ，创建 RedLockFactory

　　定义 RedLockFactory 变量：

　　privateRedLockFactorylockFactory;

　　添加方法：

　　privateRedLockFactoryGetRedLockFactory(){varredisUrl=Configuration[RedisUrl];if(string.IsNullOrEmpty(redisUrl)){thrownewArgumentException(RedisUrl不能为空);}varurls=redisUrl.Split(,).ToList();varendPoints=newListRedLockEndPoint();foreach(variteminurls){vararr=item.Split(:);endPoints.Add(newDnsEndPoint(arr[0],Convert.ToInt32(arr[1])));}returnRedLockFactory.Create(endPoints);}

　　在 ConfigureServices 注入 IDistributedLockFactory：

　　lockFactory=GetRedLockFactory();services.AddSingleton(typeof(IDistributedLockFactory),lockFactory);services.AddScoped(typeof(ProductService));

　　修改 Configure，应用程序结束时释放 lockFactory ：

　　publicvoidConfigure(IApplicationBuilderapp,IHostingEnvironmentenv,IApplicationLifetimelifetime){...lifetime.ApplicationStopping.Register(()={lockFactory.Dispose();});}

　　在 Controller 添加方法 DistributedLockTest

　　privatereadonlyIDistributedLockFactory_distributedLockFactory;privatereadonlyProductService_productService;publicHomeController(IDistributedLockFactorydistributedLockFactory,ProductServiceproductService){_distributedLockFactory=distributedLockFactory;_productService=productService;}[HttpGet]publicasyncTaskboolDistributedLockTest(){varproductId=id;//resource锁定的对象//expiryTime锁定过期时间，锁区域内的逻辑执行如果超过过期时间，锁将被释放//waitTime等待时间,相同的resource如果当前的锁被其他线程占用,最多等待时间//retryTime等待时间内，多久尝试获取一次using(varredLock=await_distributedLockFactory.CreateLockAsync(productId,TimeSpan.FromSeconds(5),TimeSpan.FromSeconds(1),TimeSpan.FromMilliseconds(20))){if(redLock.IsAcquired){varresult=await_productService.BuyAsync();returnresult;}else{Console.WriteLine($获取锁失败：{DateTime.Now});}}returnfalse;}

　　调用接口测试

　　Parallel.For(1,16,(i)={varstopwatch=newStopwatch();stopwatch.Start();vardata=GetAsync($http://localhost:5000/home/distributedLockTest).Result;stopwatch.Stop();Console.WriteLine($ThreadId:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId},Result:{data},Time:{stopwatch.ElapsedMilliseconds});});

　　

　　redLock

　　如果使用锁，必然对性能上会有一定影响，我们需要根据实际场景来判断是真正需要。在指定锁过期时间时要相对合理，避免出现锁已过期，但逻辑还没执行完成，这样就失去了锁的意义，当然这种情况下我们还可以考虑重入锁。

　　最后推荐一下微软开源的一个基于 Actor 模型的分布式框架Orleans，也可以达到分布式锁的效果。

　　

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