redis分布式锁lua脚本(Redis 中使用 Lua 脚本)

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Redis 中使用 Lua 脚本
Redis 本身已经提供了丰富的命令,但是直接用来处理一些复杂业务时可能还不够方便,会有一定的局限性。因此,在 Redis2.6 版本开始提供了对 Lua 脚本的支持,Lua 脚本的使用还是比较广泛的,比如商品秒杀、分布式锁等,使用 Lua 脚本可以带来以下的好处:
为了让例子更加的贴近实际应用,这里实现一个简单版的分布式锁。这里先用 Jedis 操作。
上边详细的介绍了分布式锁的实现过程,以及可能出现的问题,最终,我们决定删除锁的操作使用 Lua 脚本实现,对应的脚本如下:
Lua 脚本中执行具体的 Redis 命令,需要使用 redis.call() 方法, KEYS 表示客户端发起脚本执行命令时携带的 Redis key 的一个集合, ARGV 则是其它参数的一个集合,主意下标从1开始。结合我们的业务,这里的 KEYS 则是一个随机字符串。整个脚本的含义就是,如果客户端传递的 lock 的 value 和 Redis 中存储的一致,就删除 lock 。
Lua 脚本的语法还是比较简单的,具体内容可以自行学习。
前边的准备工作基本结束了,文章开始说过执行脚本有两种途径,下边我们具体来看:
这里使用 jedis.eval() 发送脚本到 Redis 服务器执行,后两个参数分别是 key 的集合,以及 value 参数的集合。
先将脚本以文件形式放到 Redis 里,例如这样:
然后通过如下命令让 Redis 服务器缓存脚本:
script load 命令会在 Redis 服务器缓存 Lua 脚本,并且脚本内容经过 SHA-1 签名算法处理后,会返回脚本内容的 SHA1 校验和的编码,然后在端调用时,传入编码字符串作为参数,这样 Redis 服务器就会执行对应缓存的脚本了,就不用了每次发送具体的脚本内容了。
还有两个比较有用的命令:
除了使用上边的命令缓存脚本、生成脚本的 SHA1 校验和的编码,还可以使用 Jedis 实现,但最终的 SHA1 编码内容是不同的:
实际的项目中,可能更多的会在 SpringBoot 项目中整合 Redis,此时执行 Lua 脚本的基本流程如下:
核心的类就是 DefaultRedisScript ,它实现了 RedisScript 接口。 execute() 方法最后一个参数是可变类型的,用来传递多个 value 参数。初次执行 execute() 方法时,其内部会自动缓存 Lua 脚本到 Redis 服务器;同时每次执行脚本时会根据脚本内容自动计算出对应的 SHA1 校验和的编码,去匹配、执行缓存的脚本。
具体的 SHA1 校验和的编码,可以在 execute() 方法执行后,使用 redisScript.getSha1() 查看。使用 SpringBoot 方式 执行 Lua 脚本生成的 SHA1 校验和的编码和前边直接使用 Jedis 生成的一致。
无论用那种方式在 Redis 中使用 Lua 脚本,其中的原理都是类似的。
分布式锁有哪些
单体架构的应用可以直接使用synchronized或者ReentrantLock就可以解决多线程资源竞争的问题。如果公司业务发展较快,可以通过部署多个服务节点来提高系统的并行处理能力。由于本地锁的作用范围只限于当前应用的线程。高并发场景下,集群中某个应用的本地锁并不会对其它应用的资源访问产生互斥,就会产生数据不一致的问题,所以分布锁就派上了用场。
利用select … where … for update 排他锁
所谓乐观锁与前边最大区别在于基于CAS思想,是不具有互斥性,不会产生锁等待而消耗资源,操作过程中认为不存在并发冲突,只有update version失败后才能觉察到。我们的抢购、秒杀就是用了这种实现以防止超卖。通过增加递增的版本号字段实现乐观锁
思路: 另启一个服务,利用jdk并发工具来控制唯一资源,如在服务中维护一个concurrentHashMap,其他服务对某个key请求锁时,通过该服务暴露的端口,以网络通信的方式发送消息,服务端解析这个消息,将concurrentHashMap中的key对应值设为true,分布式锁请求成功,可以采用基于netty通信调用,当然你想用java的bio、nio或者整合dubbo、spring cloud feign来实现通信也没问题
在高并发场景下,应用程序在执行过程中往往会受到网络、CPU、内存等因素的影响,所以实现一个线程安全的分布式组件,往往需要考虑很多case,这个分布式锁有 3 个重要的考量点:
下面是redis分布式锁的各种实现方式和缺点,按照时间的发展排序:
直接利用setnx,执行完业务逻辑后调用del释放锁,简单粗暴!
为了改正第一个方法的缺陷,我们用setnx获取锁,然后用expire对其设置一个过期时间,如果服务挂了,过期时间一到自动释放
redis官方为了解决第二种方式存在的缺点,在2.8版本为set指令添加了扩展参数nx和ex,保证了setnx+expire的原子性,使用方法:set key value ex 5 nx
上面所说的第一个缺点,没有特别好的解决方法,只能把过期时间尽量设置的长一点,并且最好不要执行耗时任务 第二个缺点,可以理解为当前线程有可能会释放其他线程的锁,那么问题就转换为保证线程只能释放当前线程持有的锁,即setnx的时候将value设为任务的唯一id,释放的时候先get key比较一下value是否与当前的id相同,是则释放,否则抛异常回滚,其实也是变相地解决了第一个问题
我们可以用lua来写一个getkey并比较的脚本,jedis/luttce/redisson对lua脚本都有很好的支持
为了解决上面提到的redis集群中的分布式锁问题,redis的作者antirez的提出了red lock的概念,假设集群中所有的n个master节点完全独立,并且没有主从同步,此时对所有的节点都去setnx,并且设置一个请求过期时间re和锁的过期时间le,同时re必须小于le(可以理解,不然请求3秒才拿到锁,而锁的过期时间只有1秒也太蠢了),此时如果有n / 2 + 1个节点成功拿到锁,此次分布式锁就算申请成功
ZooKeeper是一个为分布式应用提供一致性服务的开源组件,它内部是一个分层的文件系统目录树结构,规定同一个目录下只能有一个唯一文件名。基于ZooKeeper实现分布式锁的步骤如下:
(1)redis set px nx + 唯一id + lua脚本
综上所得:
没有绝对完美的实现方式,具体要选择哪一种分布式锁,需要结合每一种锁的优缺点和业务特点而定。

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