使用Redis SETNX 命令實現分佈式鎖（轉載）

使用Redis的 SETNX 命令能夠實現分佈式鎖，下文介紹其實現方法。

SETNX命令簡介

命令格式

SETNX key value

將 key 的值設爲 value，當且僅當 key 不存在。 
若給定的 key 已經存在，則 SETNX 不作任何動做。 
SETNX 是SET if Not eXists的簡寫。

返回值

返回整數，具體爲 
- 1，當 key 的值被設置 
- 0，當 key 的值沒被設置

例子

redis> SETNX mykey 「hello」 
(integer) 1 
redis> SETNX mykey 「hello」 
(integer) 0 
redis> GET mykey 
「hello」 
redis>

 

 

使用SETNX實現分佈式鎖

多個進程執行如下Redis命令：

SETNX lock.foo <current Unix time + lock timeout + 1>

若是 SETNX 返回1，說明該進程得到鎖，SETNX將鍵 lock.foo 的值設置爲鎖的超時時間（當前時間 + 鎖的有效時間）。 
若是 SETNX 返回0，說明其餘進程已經得到了鎖，進程不能進入臨界區。進程能夠在一個循環中不斷地嘗試 SETNX 操做，以得到鎖。

解決死鎖

考慮一種狀況，若是進程得到鎖後，斷開了與 Redis 的鏈接（多是進程掛掉，或者網絡中斷），若是沒有有效的釋放鎖的機制，那麼其餘進程都會處於一直等待的狀態，即出現「死鎖」。

上面在使用 SETNX 得到鎖時，咱們將鍵 lock.foo 的值設置爲鎖的有效時間，進程得到鎖後，其餘進程還會不斷的檢測鎖是否已超時，若是超時，那麼等待的進程也將有機會得到鎖。

然而，鎖超時時，咱們不能簡單地使用 DEL 命令刪除鍵 lock.foo 以釋放鎖。考慮如下狀況，進程P1已經首先得到了鎖 lock.foo，而後進程P1掛掉了。進程P2，P3正在不斷地檢測鎖是否已釋放或者已超時，執行流程以下：

• P2和P3進程讀取鍵 lock.foo 的值，檢測鎖是否已超時（經過比較當前時間和鍵 lock.foo 的值來判斷是否超時）
• P2和P3進程發現鎖 lock.foo 已超時
• P2執行 DEL lock.foo命令
• P2執行 SETNX lock.foo命令，並返回1，即P2得到鎖
• P3執行 DEL lock.foo命令將P2剛剛設置的鍵 lock.foo 刪除（這步是因爲P3剛纔已檢測到鎖已超時）
• P3執行 SETNX lock.foo命令，並返回1，即P3得到鎖
• P2和P3同時得到了鎖

從上面的狀況能夠得知，在檢測到鎖超時後，進程不能直接簡單地執行 DEL 刪除鍵的操做以得到鎖。

爲了解決上述算法可能出現的多個進程同時得到鎖的問題，咱們再來看如下的算法。 
咱們一樣假設進程P1已經首先得到了鎖 lock.foo，而後進程P1掛掉了。接下來的狀況：

• 進程P4執行 SETNX lock.foo 以嘗試獲取鎖
• 因爲進程P1已得到了鎖，因此P4執行 SETNX lock.foo 返回0，即獲取鎖失敗
• P4執行 GET lock.foo 來檢測鎖是否已超時，若是沒超時，則等待一段時間，再次檢測
• 若是P4檢測到鎖已超時，即當前的時間大於鍵 lock.foo 的值，P4會執行如下操做 
  

  GETSET lock.foo <current Unix timestamp + lock timeout + 1>

• 因爲 GETSET 操做在設置鍵的值的同時，還會返回鍵的舊值，經過比較鍵 lock.foo 的舊值是否小於當前時間，能夠判斷進程是否已得到鎖
• 假如另外一個進程P5也檢測到鎖已超時，並在P4以前執行了 GETSET 操做，那麼P4的 GETSET 操做返回的是一個大於當前時間的時間戳，這樣P4就不會得到鎖而繼續等待。注意到，即便P4接下來將鍵 lock.foo 的值設置了比P5設置的更大的值也沒影響。

另外，值得注意的是，在進程釋放鎖，即執行 DEL lock.foo 操做前，須要先判斷鎖是否已超時。若是鎖已超時，那麼鎖可能已由其餘進程得到，這時直接執行 DEL lock.foo 操做會致使把其餘進程已得到的鎖釋放掉。

程序代碼

用如下Python代碼來實現上述的使用 SETNX 命令做分佈式鎖的算法。

LOCK_TIMEOUT = 3
lock = 0
lock_timeout = 0
lock_key = 'lock.foo'# 獲取鎖while lock != 1:
    now = int(time.time())
    lock_timeout = now + LOCK_TIMEOUT + 1
    lock = redis_client.setnx(lock_key, lock_timeout)
    if lock == 1 or (now > int(redis_client.get(lock_key))) and now > int(redis_client.getset(lock_key, lock_timeout)):
        breakelse:
        time.sleep(0.001)

# 已得到鎖
do_job()

# 釋放鎖
now = int(time.time())
if now < lock_timeout:
    redis_client.delete(lock_key)

 

參考資料

• http://redis.io/commands/setnx
• http://redis.io/topics/distlock
• http://redis.io/commands/getset
• http://redis.readthedocs.org/en/latest/string/setnx.html
• http://my.oschina.net/u/1995545/blog/366381
  
  來源： http://blog.csdn.net/lihao21/article/details/49104695