详解使用Redis SETNX 命令实现分布式锁

使用redis的 setnx 命令可以实现分布式锁，下文介绍其实现方法。

setnx命令简介

命令格式

setnx key value

将 key 的值设为 value，当且仅当 key 不存在。

若给定的 key 已经存在，则 setnx 不做任何动作。

setnx 是set if not exists的简写。

返回值

返回整数，具体为

- 1，当 key 的值被设置

- 0，当 key 的值没被设置

例子

redis> setnx mykey “hello” 
(integer) 1 
redis> setnx mykey “hello” 
(integer) 0 
redis> get mykey 
“hello” 
redis>

使用setnx实现分布式锁

多个进程执行以下redis命令：

setnx lock.foo <current unix time + lock timeout + 1>

如果 setnx 返回1，说明该进程获得锁，setnx将键 lock.foo 的值设置为锁的超时时间（当前时间 + 锁的有效时间）。

如果 setnx 返回0，说明其他进程已经获得了锁，进程不能进入临界区。进程可以在一个循环中不断地尝试 setnx 操作，以获得锁。

解决死锁

考虑一种情况，如果进程获得锁后，断开了与 redis 的连接（可能是进程挂掉，或者网络中断），如果没有有效的释放锁的机制，那么其他进程都会处于一直等待的状态，即出现“死锁”。

上面在使用 setnx 获得锁时，我们将键 lock.foo 的值设置为锁的有效时间，进程获得锁后，其他进程还会不断的检测锁是否已超时，如果超时，那么等待的进程也将有机会获得锁。

然而，锁超时时，我们不能简单地使用 del 命令删除键 lock.foo 以释放锁。考虑以下情况，进程p1已经首先获得了锁 lock.foo，然后进程p1挂掉了。进程p2，p3正在不断地检测锁是否已释放或者已超时，执行流程如下：

• p2和p3进程读取键 lock.foo 的值，检测锁是否已超时（通过比较当前时间和键 lock.foo 的值来判断是否超时）
• p2和p3进程发现锁 lock.foo 已超时
• p2执行 del lock.foo命令
• p2执行 setnx lock.foo命令，并返回1，即p2获得锁
• p3执行 del lock.foo命令将p2刚刚设置的键 lock.foo 删除（这步是由于p3刚才已检测到锁已超时）
• p3执行 setnx lock.foo命令，并返回1，即p3获得锁
• p2和p3同时获得了锁

从上面的情况可以得知，在检测到锁超时后，进程不能直接简单地执行 del 删除键的操作以获得锁。

为了解决上述算法可能出现的多个进程同时获得锁的问题，我们再来看以下的算法。

我们同样假设进程p1已经首先获得了锁 lock.foo，然后进程p1挂掉了。接下来的情况：

1、进程p4执行 setnx lock.foo 以尝试获取锁

2、由于进程p1已获得了锁，所以p4执行 setnx lock.foo 返回0，即获取锁失败

3、p4执行 get lock.foo 来检测锁是否已超时，如果没超时，则等待一段时间，再次检测

4、如果p4检测到锁已超时，即当前的时间大于键 lock.foo 的值，p4会执行以下操作

getset lock.foo <current unix timestamp + lock timeout + 1>

5、由于 getset 操作在设置键的值的同时，还会返回键的旧值，通过比较键 lock.foo 的旧值是否小于当前时间，可以判断进程是否已获得锁

6、假如另一个进程p5也检测到锁已超时，并在p4之前执行了 getset 操作，那么p4的 getset 操作返回的是一个大于当前时间的时间戳，这样p4就不会获得锁而继续等待。注意到，即使p4接下来将键 lock.foo 的值设置了比p5设置的更大的值也没影响。

另外，值得注意的是，在进程释放锁，即执行 del lock.foo 操作前，需要先判断锁是否已超时。如果锁已超时，那么锁可能已由其他进程获得，这时直接执行 del lock.foo 操作会导致把其他进程已获得的锁释放掉。

程序代码

用以下python代码来实现上述的使用 setnx 命令作分布式锁的算法。

lock_timeout = 3
lock = 0
lock_timeout = 0
lock_key = 'lock.foo'

# 获取锁
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)):
    break
  else:
    time.sleep(0.001)

# 已获得锁
do_job()

# 释放锁
now = int(time.time())
if now < lock_timeout:
  redis_client.delete(lock_key)

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。