Redis分布式锁抽丝剥茧

之前码甲哥写了两篇有关线程安全的文章：

•你管这叫线程安全？•.NET八股文：线程同步技术解读

分布式锁是"线程同步"的延续

最近首度应用"分布式锁"，现在想想，分布式锁不是孤立的技能点，这其实就是跨主机的线程同步。

进程内	跨进程	跨主机
Lock/Monitor、SemaphoreSlim	Metux、Semaphore	分布式锁
用户态线程安全	内核态线程安全

单机服务器可以通过共享某堆内存来标记上锁/解锁，线程同步说到底是建立在单机操作系统的用户态/内核态对共享内存的访问控制。

而分布式服务器不是在同一台机器上：跨主机，因此需要将锁标记存储在所有机器进程都能看到的地方。

在开发很多业务场景会使用到锁，例如库存控制，抽奖等。
例如库存只剩1个商品，有三个用户同时打算购买，谁先购买库存立即清零，不能让其他二人也购买成功。

解读分布式锁

我们常说的线程安全、线程同步方案，包括此次的分布式锁都是基于

“多线程/多进程对特定资源同时有更新操作”。

基本考量

1.分布式系统，一个锁在同一时间只能被一个服务器获取 (这是分布式锁的基础)2.具备锁失效机制，防止死锁 (防止某些意外，锁没有得到释放，别人也无法得到锁)

Redis SET resource-name anystring NX EX max-lock-time
是一种最简单的分布式锁实现方案。

SET 命令支持多个参数：
•EX seconds-- 设置过期时间(s)•NX -- 如果key不存在，则设置 ......
因为SET命令参数可以替代SETNX，SETEX，GETSET，这些命令在未来可能被废弃。

上面的命令返回OK(或经过重试)，客户端就获取到这个锁；
使用DEL命令解锁；到达超时时间会自动释放锁。

在解锁时，增加一些设计，让系统更加健壮：

3.不要使用固定的String值作为锁标记值，而是使用一个不易被猜中的随机值，业内称为token4.不使用DEL命令释放锁，而是发送script去移除key

第3、4点是为了解决：“锁提前过期，客户端A还没有执行完，然后客户端B获取了锁，这时客户端A执行完了，会不会在删锁的时候把B的锁给删掉” -- 4是3技术上的推荐实现。

脚本如下：

if redis.call("get",KEYS1] ==ARGV[1])
thenreturn  redis.call("DEL",KEYS[1])
elsereturn 0
end

下面使用StackExchange.Redis 写了基于以上考量的代码示例：

/// <summary>
/// Acquires the lock.
/// </summary>
/// <param name="key"></param>
/// <param name="token">随机值</param>
/// <param name="expireSecond"></param>/// <param name="waitLockSeconds">非阻塞锁</param>
static bool Lock(string key, string token,int expireSecond=10, double waitLockSeconds = 0)
{var waitIntervalMs = 50;bool isLock;DateTime begin = DateTime.Now;do{isLock = Connection.GetDatabase().StringSet(key, token, TimeSpan.FromSeconds(expireSecond), When.NotExists);if (isLock)return true;//不等待锁则返回if (waitLockSeconds == 0) break;//超过等待时间，则不再等待if ((DateTime.Now - begin).TotalSeconds >= waitLockSeconds) break;Thread.Sleep(waitIntervalMs);} while (!isLock);return false;}/// <summary>  
/// Releases the lock.  
/// </summary>  
/// <returns><c>true</c>, if lock was released, <c>false</c> otherwise.</returns>  
/// <param name="key">Key.</param>  
/// <param name="value">value</param>  
static bool UnLock(string key, string value)
{string lua_script = @"  if (redis.call('GET', KEYS[1]) == ARGV[1]) then  redis.call('DEL', KEYS[1])  return true  else  return false  end  ";try{var res = Connection.GetDatabase().ScriptEvaluate(lua_script,new RedisKey[] { key },new RedisValue[] { value });return (bool)res;}catch (Exception ex){Console.WriteLine($"ReleaseLock lock fail...{ex.Message}");return false;}
}private static Lazy<ConnectionMultiplexer> lazyConnection = new Lazy<ConnectionMultiplexer>(() =>{ConfigurationOptions configuration = new ConfigurationOptions{AbortOnConnectFail = false,ConnectTimeout = 5000,};configuration.EndPoints.Add("10.100.219.9", 6379);return ConnectionMultiplexer.Connect(configuration.ToString());}); public static ConnectionMultiplexer Connection => lazyConnection.Value;

以上代码新增了第五点考量：

5. 为避免无限制抢锁，增加了非阻塞锁：轮询_s等待锁，未等到则不再抢锁

使用方式：

下面并行开启三个任务，同时减少库存：

static void Main(string[] args)
{// 尝试并行执行3个任务Parallel.For(0, 3, x =>{string token = $"loki:{x}";bool isLocked = Lock("loki", token, 5, 10);if (isLocked){Console.WriteLine($"{token} begin reduce stocks (with lock) at {DateTime.Now}.");Thread.Sleep(1000);Console.WriteLine($"{token} release lock {UnLock("loki", token)} at {DateTime.Now}. ");}else{Console.WriteLine($"{token} begin reduce stocks at {DateTime.Now}.");}});
}