Redis 分布式锁

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本地加锁原理

解决并发写竞争的方法：

原子操作
加锁

本地加锁实现：

加锁：使用 CAS 尝试将锁变量由 0 改成 1
释放锁：将锁变量由 1 改成 0

todo: AQS/ReentrantLock 源码分析

分布式锁实现就是将锁变量放到共享存储系统（Redis）上，使不同的客户端可以操作该锁变量。

单节点 Redis 分布式锁

实现分布式锁需要考虑的问题：

加锁/释放锁操作的原子性（单命令或 Lua 脚本）
连接超时（和远程调用一样，需要考虑调用超时情况）
加锁后客户端发生异常，锁能够自动超时释放，避免死锁
释放锁时，只有持有锁的客户端才能释放锁，避免锁被意外释放
可靠性，需要考虑实例宕机故障的情况，通过多 Redis 节点和算法保证锁的可靠性

Redis 单节点分布式锁实现：

# 加锁（Redis 命令）
# id 可以唯一标识客户端的值
# NX 当键不存在时，才会进行设置（通过设置是否成功隐式表示锁变量）
# PX 过期时间（毫秒），EX 过去时间（秒） 
SET lock_key id NX PX 10000

# 释放锁（Lua 脚本）
# KEYS[1]: lock_key
# ARGV[1]: id
if redis.call("get", KEYS[1]) == ARGV[1] then 
  return redis.call("del",KEYS[1])
else 
  return 0end

todo: 了解 Redisson 分布式锁实现

多节点 Redis 分布式锁

为了避免单节点 Redis 故障，提高锁的可靠性，就需要使用多节点 + 分布式锁算法实现。

Redis RedLock 算法：

# 加锁
1. 获取开始时间
2. 尝试对每个节点进行加锁（需要设置连接超时，并且需要远远小于锁的有效时间，一般是几十毫秒）
3. 判断是否对超过半数的节点（N/2 + 1）加锁成功，否则加锁失败
4. 重新计算锁的有效剩余时间（最初有效时间-获取锁的总耗时），如果判断剩余时间能完成操作，加锁成功；否则加锁失败。
    （第四步是为了防止业务还没执行完，锁就过期自动释放的情况） 

# 释放锁
1. 依次对所有节点执行释放锁操作

RedLock 保证了只要半数以上的节点是正常的，锁就能正常工作。

todo:

了解 Redis RedLock 算法

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参考

《Redis 核心技术与实战》