Go与Redis实现分布式互斥锁和红锁

前言

在项目中我们经常有需要使用分布式锁的场景,而Redis是实现分布式锁最常见的一种方式,这篇文章主要是使用Go+Redis实现互斥锁和红锁。

下面的代码使用go-redis客户端和gofakeit库。

代码地址

互斥锁

设置如果不存在SET resource_name my_random_value NX PX 30000
resource_nameNXPX 30000my_random_value

值必须是随机数主要是为了更安全的释放锁,释放锁的时候使用脚本告诉Redis:只有key存在并且存储的值和我指定的值一样才能告诉我删除成功,避免错误释放别的竞争者的锁。

由于涉及到两个操作,因此我们需要通过Lua脚本保证操作的原子性:

举个不用Lua脚本的例子:客户端A取得资源锁,但是紧接着被一个其他操作阻塞了,当客户端A运行完毕其他操作后要释放锁时,原来的锁早已超时并且被Redis自动释放,并且在这期间资源锁又被客户端B再次获取到。

因为判断和删除是两个操作,所以有可能A刚判断完锁就过期自动释放了,然后B就获取到了锁,然后A又调用了Del,导致把B的锁给释放了。

TryLock和Unlock实现

TryLockSET resource_name my_random_value NX PX 30000UUIDUnlock
Unlocklua脚本

Lock实现

Lockerror

步骤如下:

  • 尝试加锁,加锁成功直接返回
  • 加锁失败则不断循环尝试加锁直到成功或出现异常情况

实现看门狗机制

我们前面的例子中提到的互斥锁有一个小问题,就是如果持有锁客户端A被阻塞,那么A的锁可能会超时被自动释放,导致客户端B提前获取到锁。

为了减少这种情况的发生,我们可以在A持有锁期间,不断地延长锁的过期时间,减少客户端B提前获取到锁的情况,这就是看门狗机制。

当然,这没办法完全避免上述情况的发生,因为如果客户端A获取锁之后,刚好与Redis的连接关闭了,这时候也就没办法延长超时时间了。

看门狗实现

加锁成功时启动一个线程,不断地延长锁地过期时间;在Unlock时关闭看门狗线程。

看门狗流程如下:

  • 加锁成功,启动看门狗
  • 看门狗线程不断延长锁的过程时间
  • 解锁,关闭看门狗

TryLock:启动看门狗

Unlock:关闭看门狗

红锁

由于上面的实现是基于单Redis实例,如果这个唯一的实例挂了,那么所有请求都会因为拿不到锁而失败,为了提高容错性,我们可以使用多个分布在不同机器上的Redis实例,并且只要拿到其中大多数节点的锁就能加锁成功,这就是红锁算法。它其实也是基于上面的单实例算法的,只是我们需要同时对多个Redis实例获取锁。

加锁实现

SET resource_name my_random_value NX PX 30000channelsync.WaitGroup

然后判断成功获取到的锁的数量是否大于一半,如果没有得到一半以上的锁,说明加锁失败,释放已经获得的锁。

如果加锁成功,则启动看门狗延长锁的过期时间。

看门狗实现

我们需要延长所有成功获取到的锁的过期时间。

解锁实现

我们需要解锁所有成功获取到的锁。