Redis分布式锁之红锁的实现

下面是“Redis分布式锁之红锁的实现”的完整攻略。

1. 概述

Redis分布式锁是保障多个进程或者多台机器中某一时刻只有一台机器可以获得访问权限的一种机制。红锁是Redis分布式锁的一种实现方式，它是在Redis官方使用文档中提出的一种方案。

红锁的实现方式是利用多个Redis节点，通过相互协作来展现出分布式锁的能力。具体而言，当一个进程需要获取分布式锁时，它会在所有节点上尝试获取锁，只有在大部分节点上同时获取到了锁，才可以判定为成功获取了分布式锁。

2. 使用步骤

下面介绍一下使用红锁实现分布式锁的具体步骤：

2.1 创建 Redis 节点

首先需要在多个Redis节点上创建若干个键，用于后续存储锁和解锁所需的信息。可以使用以下命令在Redis中创建一个键：

SET <key> <value> NX PX <milliseconds>

其中，<key>是锁的名称，<value>可以是任意值，NX表示只有当该键不存在时才进行设置，PX <milliseconds>表示设置生存时间。生存时间是一个优化选项，当锁丢失时可以自动超时释放锁。

需要在所有 Redis 节点上执行上述命令，这样就在 Redis 集群中创建了相同的锁。可以使用以下命令在Redis中创建一个锁：

$redis->set("my_lock", "value", "nx", "px", 1000);

2.2 加锁

当一个进程需要获取分布式锁时，它需要在所有 Redis 节点上执行以下命令：

EVAL <script> <key> <value> <timeout> <count>

其中，<script>是执行加锁操作的Lua脚本，<key>是锁的名称，<value>是锁的值，<timeout>是获取锁的超时时间，<count>是需要获取锁的节点数。

以下是Lua脚本的示例：

if #redis.call('keys', KEYS[1]) >= tonumber(ARGV[1]) then
    return redis.call('time')
else
    return false
end

以上Lua脚本会检查有多少Redis节点上已经设置了锁的键，如果大于等于<count>个节点，则返回当前时间。否则返回 false。

注意，这里的<count>是指最少要在多少个 Redis 节点上同时获取到锁，一般情况下我们会设置为大于一半的节点数，这样可以保证锁的分布式特性。

2.3 解锁

当一个进程完成对资源的访问时，需要手动解锁锁。此时需要在所有 Redis 节点上执行以下命令：

EVAL <script> <key> <value>

以下是Lua脚本的示例：

if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then
    return redis.call('del', KEYS[1])
else
    return -1
end

当进程尝试释放一个并非自己所拥有的锁，脚本会返回 -1。

3. 示例说明

下面举两个红锁的应用示例，说明如何基于红锁实现分布式锁：

3.1 分布式任务调度

假设我们有一个分布式任务调度服务器，它需要在多台机器上同时运行，但同一时刻只允许一台机器在运行，其他机器必须等待。这时，我们可以利用 Redis 分布式锁来实现。

首先，在任务调度服务器启动时，需要在 Redis 节点上创建一个键，用于存储所有正在运行的任务：

SET running_tasks "" NX

然后，在任务开始运行时，调用加锁命令：

EVAL <script> running_tasks <task_id> <timeout> <count>

其中，<task_id>是任务唯一标识，<count>是需要获取锁的 Redis 节点数。

如果加锁成功，则表示当前机器获取了分布式锁，可以开始运行任务；否则需要等待一定时间（<timeout>）后重试。

任务完成后，调用解锁命令：

EVAL <script> running_tasks <task_id>

这样就释放了分布式锁。

3.2 分布式秒杀系统

假设我们有一个分布式秒杀系统，它需要在多台机器上同时运行，但是同一时刻只允许一台机器的请求被响应，其他机器的请求被拒绝。这时，我们也可以利用 Redis 分布式锁来实现。

每次客户端请求必须携带一个唯一标识，例如用户ID。在秒杀开始时，客户端向服务端发送请求，服务端使用以下命令尝试加锁：

EVAL <script> <item_id> <user_id> <timeout> <count>

其中，<item_id>是秒杀商品的唯一标识，<user_id>是请求的用户ID，<count>是需要获取锁的 Redis 节点数。

如果加锁成功，表示该用户获取到了秒杀商品的“购买资格”，可以开始下单；否则需要等待一定时间（<timeout>）后重试。

客户端拿到“购买资格”后，需要尽快下单，并在规定的时间内完成支付。如果支付失败，需要返回“购买资格”，再次机会由其他用户获取。

每当一个用户完成支付后，服务端都需要使用以下命令解锁：

EVAL <script> <item_id> <user_id>

这样就释放了分布式锁，另一用户即可尝试获取“购买资格”。

以上是 Redis 分布式锁之红锁的实现攻略。通过红锁的应用示例，展现了 Redis 分布式锁的实用性。