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鎖Redis筆記：掌握全局鎖的之道
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在分布式系統(tǒng)中，多個(gè)節(jié)點(diǎn)共同處理同一份數(shù)據(jù)，很容易出現(xiàn)并發(fā)讀寫的問(wèn)題。為了解決這一問(wèn)題，我們一般會(huì)使用鎖機(jī)制來(lái)保證數(shù)據(jù)的一致性。而Redis的分布式鎖就是一種比較優(yōu)秀的方案。
Redis分布式鎖的基本原理是：在Redis中創(chuàng)建一個(gè)鎖的KEY，當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)訪問(wèn)這個(gè)key時(shí)，只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)能成功創(chuàng)建鎖。其他節(jié)點(diǎn)需要等待鎖被釋放后再進(jìn)行創(chuàng)建。這樣就能保證多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)寫入數(shù)據(jù)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)沖突。
接下來(lái)，我們看一下如何在Redis中實(shí)現(xiàn)分布式鎖。
1.獲取鎖
在Redis中，我們可以使用setnx命令來(lái)創(chuàng)建一個(gè)key，如果這個(gè)key不存在，就會(huì)成功創(chuàng)建，返回1；如果key已經(jīng)存在，就無(wú)法創(chuàng)建，返回0。
基于這一特性，我們可以利用setnx命令來(lái)實(shí)現(xiàn)分布式鎖。
下面是一個(gè)獲取鎖的函數(shù)：
def acquire_lock(conn, lockname, acquire_timeout=10):
identifier = str(uuid.uuid4())
end = time.time() + acquire_timeout
while time.time()
if conn.setnx('lock:' + lockname, identifier):
return identifier
time.sleep(0.001)
return False
這個(gè)函數(shù)會(huì)生成一個(gè)隨機(jī)的字符串作為鎖的value，并通過(guò)setnx命令來(lái)創(chuàng)建鎖。如果獲取鎖成功，則返回鎖的值；否則，等待一段時(shí)間后，返回False。
2.釋放鎖
獲取鎖后，當(dāng)任務(wù)完成后需要釋放鎖，才能讓其他節(jié)點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)。釋放鎖的方法是使用Redis的del命令，刪除鎖的key即可。
下面是一個(gè)釋放鎖的函數(shù)：
def release_lock(conn, lockname, identifier):
pipe = conn.pipeline(True)
while True:
try:
pipe.watch('lock:' + lockname)
if pipe.get('lock:' + lockname) == identifier:
pipe.multi()
pipe.delete('lock:' + lockname)
pipe.execute()
return True
pipe.unwatch()
break
except redis.exceptions.WatchError:
pass
return False
這個(gè)函數(shù)會(huì)使用watch命令監(jiān)視鎖的key，如果鎖的值與傳入的identifier相等，則刪除鎖的key。如果刪除失敗，則會(huì)執(zhí)行try代碼塊中的語(yǔ)句，重試直到刪除成功。
3.設(shè)置過(guò)期時(shí)間
如果獲取鎖的節(jié)點(diǎn)崩潰了，那么其他等待鎖的節(jié)點(diǎn)永遠(yuǎn)無(wú)法獲取鎖。為了防止這種情況發(fā)生，我們可以為鎖設(shè)置過(guò)期時(shí)間。如果獲取鎖的節(jié)點(diǎn)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有釋放鎖，那么將自動(dòng)釋放鎖，其他節(jié)點(diǎn)可以再次獲取鎖。
下面是一個(gè)設(shè)置過(guò)期時(shí)間的函數(shù)：
def acquire_lock_with_timeout(conn, lockname, acquire_timeout=10, lock_timeout=10):
identifier = str(uuid.uuid4())
lock_key = 'lock:' + lockname
end = time.time() + acquire_timeout
while time.time()
if conn.setnx(lock_key, identifier):
conn.expire(lock_key, lock_timeout)
return identifier
elif not conn.ttl(lock_key):
conn.expire(lock_key, lock_timeout)
time.sleep(0.001)
return False
這個(gè)函數(shù)在獲取鎖成功后，會(huì)給鎖的key設(shè)置過(guò)期時(shí)間。如果鎖的key已經(jīng)存在，但沒(méi)有被設(shè)置過(guò)期時(shí)間，則會(huì)手動(dòng)設(shè)置。
通過(guò)以上3個(gè)函數(shù)，我們就能夠在Redis中實(shí)現(xiàn)分布式鎖了。
在使用分布式鎖時(shí)，我們需要注意以下幾點(diǎn)：
1.鎖的key需要是唯一的，建議加上前綴。
2.acquire_timeout和lock_timeout的設(shè)置需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)調(diào)整。如果鎖的超時(shí)時(shí)間設(shè)置過(guò)短，有可能會(huì)因?yàn)槿蝿?wù)還未執(zhí)行完就自動(dòng)釋放鎖；如果設(shè)置過(guò)長(zhǎng)，則可能會(huì)導(dǎo)致其他等待鎖的節(jié)點(diǎn)無(wú)法及時(shí)獲取鎖。
3.務(wù)必釋放鎖，否則會(huì)導(dǎo)致死鎖的情況。
總結(jié)：
通過(guò)本文的介紹，我們了解了Redis分布式鎖的基本原理，并學(xué)習(xí)了如何在Python中實(shí)現(xiàn)分布式鎖。在實(shí)際應(yīng)用中，我們可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)靈活調(diào)整鎖的超時(shí)時(shí)間和等待時(shí)間，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可用性。
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