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隨著分布式應(yīng)用的日益普及，分布式鎖也變得越來(lái)越重要。Redis作為目前最流行的NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)之一，不僅具有高性能和可靠性，而且還提供了多種鎖機(jī)制。其中，Redis范圍鎖技術(shù)是較為常用的一種，可以保證分布式系統(tǒng)中多個(gè)進(jìn)程或者線程之間的數(shù)據(jù)互斥訪問(wèn)。
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一、redis范圍鎖技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景
在分布式系統(tǒng)中，為了保證數(shù)據(jù)的一致性和正確性，需要實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的加鎖。Redis范圍鎖技術(shù)可以用于以下場(chǎng)景：
1、對(duì)于高并發(fā)的情況下，如果多個(gè)客戶(hù)端同時(shí)操作同一個(gè)變量，容易產(chǎn)生數(shù)據(jù)爭(zhēng)用問(wèn)題，范圍鎖可以解決這個(gè)問(wèn)題；
2、在分布式環(huán)境下的緩存更新，常見(jiàn)的解決方式是使用redis分布式鎖來(lái)保證只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行緩存更新操作，這樣可以避免臟數(shù)據(jù)的出現(xiàn)；
3、分布式環(huán)境下的任務(wù)調(diào)度，通過(guò)范圍鎖可以保證任務(wù)只被一個(gè)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行，以避免重復(fù)執(zhí)行。
二、Redis中范圍鎖的實(shí)現(xiàn)方式
1、通過(guò)Redis的setnx命令來(lái)實(shí)現(xiàn)范圍鎖。
setnx命令的作用是在鍵值對(duì)不存在的情況下才能設(shè)置新值，如果存在則返回0。利用這個(gè)特性，可以利用setnx來(lái)實(shí)現(xiàn)加鎖。例如：
“`python
def lock(redis_conn, KEY, value, expire):
lock_key = ‘lock:%s’ % key
while True:
status = redis_conn.setnx(lock_key, value)
if status:
redis_conn.expire(lock_key, expire)
return True
elif redis_conn.ttl(lock_key)
old_value = redis_conn.getset(lock_key, value)
if old_value and old_value == value:
redis_conn.expire(lock_key, expire)
return True
time.sleep(0.01)
return False
上面代碼中，利用setnx命令嘗試獲取鎖。如果獲取成功，則設(shè)置鎖的過(guò)期時(shí)間；如果鎖已經(jīng)超時(shí)，則嘗試使用getset命令獲取鎖的值，同時(shí)設(shè)置鎖的過(guò)期時(shí)間。如果getset的值與我們傳入的值相同，則代表獲取鎖成功。
缺點(diǎn)：由于Redis的單線程特性，如果鎖的持有者長(zhǎng)時(shí)間不釋放鎖，則其他進(jìn)程的等待時(shí)間會(huì)變得很長(zhǎng)，從而導(dǎo)致性能下降。
2、通過(guò)Redis的Lua腳本來(lái)實(shí)現(xiàn)分布式范圍鎖。
在Redis 2.6版本以上，我們可以通過(guò)Lua腳本來(lái)實(shí)現(xiàn)分布式的范圍鎖，這樣可以避免單線程的問(wèn)題。例如：
```python
def lock(redis_conn, key, value, expire):
try:
lock_script = """
if (redis.call('exists', KEYS[1]) == 0) then
redis.call('set', KEYS[1], ARGV[1], 'EX', ARGV[2])
return 1
end
return 0
"""
is_lock = redis_conn.eval(lock_script, 1, 'lock:' + key, value, expire)
if is_lock == 1:
return True
else:
return False
except:
return False
上面代碼定義了一個(gè)Lua腳本，用來(lái)判斷是否可以獲取鎖。如果不存在鎖，則可以獲取鎖。通過(guò)eval方法可以執(zhí)行Lua腳本，從而實(shí)現(xiàn)了范圍鎖。
三、范圍鎖的注意事項(xiàng)
1、加鎖時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。由于鎖的持有者長(zhǎng)時(shí)間不釋放鎖，則其他進(jìn)程的等待時(shí)間會(huì)變得很長(zhǎng)，從而導(dǎo)致性能下降；
2、應(yīng)該盡量避免死鎖的情況。在編寫(xiě)代碼時(shí)，應(yīng)該注意加鎖的位置。如果兩段代碼互相依賴(lài)，加鎖的順序則一定要保持一致；
3、應(yīng)該盡量避免分布式環(huán)境下的節(jié)點(diǎn)宕機(jī)等情況。如果加鎖的節(jié)點(diǎn)宕機(jī)，則需要進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的重新選舉，以保證數(shù)據(jù)的一致性和正確性。
四、總結(jié)
范圍鎖技術(shù)是分布式系統(tǒng)中重要的一種鎖機(jī)制。Redis作為一款優(yōu)秀的NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)，不僅提供了高性能和可靠性的服務(wù)，而且還提供了多種鎖機(jī)制，其中范圍鎖是較為常用的一種。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，應(yīng)該注意鎖的加鎖位置、鎖的時(shí)間長(zhǎng)度等問(wèn)題，從而保證系統(tǒng)的可用性和可靠性。
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本文標(biāo)題：從面向分布式應(yīng)用的角度探究Redis范圍鎖技術(shù)（redis范圍鎖）
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