Redis-Implementierungsmethode für verteilte Sperren

Redis ist ein Open-Source-In-Memory-Daten-Caching-System, das Daten speichern und lesen kann. Wenn in einer verteilten Umgebung mehrere Anwendungen gleichzeitig auf derselben Ressource arbeiten, können Probleme mit fehlerhaften Daten und Dateninkonsistenzen auftreten. Um dieses Problem zu lösen, können wir verteilte Sperren einführen, um die Datenkonsistenz sicherzustellen.

Dieser Artikel hilft den Lesern zu verstehen, wie Redis zum Implementieren verteilter Sperren verwendet wird, indem er die Anwendungsszenarien, Prinzipien und Implementierungsmethoden verteilter Redis-Sperren vorstellt.

1. Anwendungsszenarien

In einem verteilten System muss eine Anwendung möglicherweise mehrere Ressourcen gleichzeitig betreiben. Wie kann also sichergestellt werden, dass die Ressourcenoperationen dieser Anwendung threadsicher sind? Zu diesem Zeitpunkt müssen verteilte Sperren eingeführt werden.

Verteilte Sperren können zur Lösung der folgenden Probleme verwendet werden:

(1) Vermeiden Sie, dass mehrere Clients gleichzeitig dieselbe Ressource ändern, was zu Dateninkonsistenzen führt.

(2) Vermeiden Sie, dass der Client aufgrund von Netzwerkverzögerungen und anderen Problemen mehrere Änderungen an derselben Ressource vornimmt.

(3) Verhindern Sie, dass der Client zu lange Ressourcen belegt, was dazu führt, dass andere Clients nicht normal auf Ressourcen zugreifen können.

2. Prinzip

Die verteilte Redis-Sperre wird hauptsächlich über den Befehl setnx implementiert. Der Befehl setnx ist eine atomare Operation in Redis, die sicherstellen kann, dass bei gleichzeitigen Vorgängen mehrerer Clients nur ein Client das Schlüssel-Wert-Paar erfolgreich auf Redis setzen kann.

Als nächstes werfen wir einen Blick auf die spezifische Implementierung der verteilten Redis-Sperre.

3. Implementierungsmethode

(1) Erhalten Sie die Sperre

Beim Erwerb der Sperre müssen wir den Befehl setnx verwenden, um Legen Sie einen Schlüsselwert richtig fest. Wenn die Einstellung erfolgreich ist, bedeutet dies, dass wir die Sperre erhalten haben. Wenn die Einstellung nicht erfolgreich ist, müssen wir eine Weile warten und erneut versuchen, die Sperre zu erhalten.

Zuerst erhalten wir die Sperre über den folgenden Codeblock:

boolean lock = jedis.setnx(key, value) == 1;

Unter diesen repräsentieren Schlüssel und Wert den Namen bzw. Wert der Sperre, und jedis repräsentiert Redis Kunde.

Wenn der Name der Sperre in Redis nicht vorhanden ist, ist der Rückgabewert des obigen Codes 1, was darauf hinweist, dass die Einstellung erfolgreich war und die Sperre erhalten wurde. Wenn der Sperrname bereits in Redis vorhanden ist, ist der Rückgabewert des obigen Codes 0, was darauf hinweist, dass die Einstellung fehlgeschlagen ist und die Sperrenerfassung fehlgeschlagen ist.

(2) Sperre aufheben

Beim Aufheben der Sperre müssen wir den Befehl del verwenden, um das Schlüssel-Wert-Paar in Redis zu löschen.

Zuerst geben wir die Sperre über den folgenden Codeblock frei:

long result = jedis.del(key);

Unter diesen steht der Schlüssel für den Namen der Sperre und jedis für den Redis-Client.

Wenn das Schlüssel-Wert-Paar in Redis erfolgreich gelöscht wurde, ist der Rückgabewert des obigen Codes 1, was darauf hinweist, dass die Sperre erfolgreich aufgehoben wurde. Wenn das Schlüssel-Wert-Paar in Redis nicht vorhanden ist, ist der Rückgabewert des obigen Codes 0, was darauf hinweist, dass die Sperrfreigabe fehlschlägt.

(3) Legen Sie die Ablaufzeit der Sperre fest.

Um zu verhindern, dass die Sperre ständig belegt ist, müssen wir die Ablaufzeit der Sperre festlegen. Wenn der Sperrinhaber die Sperre nicht innerhalb eines bestimmten Zeitraums freigibt, löscht Redis die Sperre automatisch, um zu verhindern, dass die Sperre für immer belegt ist.

Zuerst müssen wir die Ablaufzeit der Sperre über den folgenden Codeblock festlegen:

jedis.expire(key, timeout);

Unter diesen steht der Schlüssel für den Namen der Sperre und das Zeitlimit stellt die Ablaufzeit der Sperre in Einheiten von Sekunden dar.

Um zu verhindern, dass die Sperren anderer Clients versehentlich gelöscht werden, müssen Sie feststellen, ob der Wert der Sperre mit dem Wert übereinstimmt, den Sie beim Erwerb festgelegt haben.

String value = jedis.get(key);
if (StringUtils.isNotBlank(value) && value.equals(uuid)) {
  jedis.del(key);
}

Unter anderem stellt uuid die eindeutige Identifikation des Clients dar, um die Sperre zu erhalten.

(4) Verhindern Sie, dass die Sperren anderer Clients versehentlich gelöscht werden.

Nachdem wir die Sperre verwendet haben, müssen wir die Sperre korrekt aufheben, da sonst die Sperren anderer Clients versehentlich gelöscht werden .

Um zu verhindern, dass die Sperren anderer Clients versehentlich gelöscht werden, müssen wir dem Code daher eine eindeutige Kennung hinzufügen.

Zuerst müssen wir beim Erwerb der Sperre eine eindeutige Kennung für den Client generieren, wie unten gezeigt:

String uuid = UUID.randomUUID().toString();

Dann beim Erwerb des Beim Sperren und Freigeben der Sperre müssen wir feststellen, ob der dem Schlüssel entsprechende Wert mit der UUID übereinstimmt, um festzustellen, ob die Sperre vom aktuellen Client erworben wurde, und während des Erwerbs und Freigabevorgangs der Sperre muss die UUID ermittelt werden als Wert auf den dem Schlüssel entsprechenden Wert gesetzt werden.

Der spezifische Code lautet wie folgt:

boolean lock = jedis.setnx(key, uuid) == 1;
if (lock) {
  jedis.expire(key, timeout);
}

// 释放锁
String value = jedis.get(key);
if (StringUtils.isNotBlank(value) && value.equals(uuid)) {
  jedis.del(key);
}

(5) Beispiel für falsche Verwendung

Wenn wir bei der Verwendung verteilter Sperren auf The stoßen Folgende Situationen führen zu einem Deadlock:

// 获取锁
jedis.setnx(key, value);

// 不释放锁

Daher müssen Sie bei der Verwendung von Sperren darauf achten, die Sperren korrekt aufzuheben, da dies sonst unvorhersehbare Folgen für das System hat.

(6) Implementierungsklasse

Schließlich schauen wir uns an, wie der obige Code in eine verteilte Redis-Sperrklasse gekapselt wird.

import redis.clients.jedis.Jedis;

import java.util.UUID;

public class RedisLock {

    private static final String LOCK_SUCCESS = "OK";
    private static final String SET_IF_NOT_EXIST = "NX";
    private static final String SET_WITH_EXPIRE_TIME = "PX";

    private Jedis jedis;

    public RedisLock(Jedis jedis) {
        this.jedis = jedis;
    }

    /**
     * 尝试获取分布式锁
     * @param key 锁
     * @param requestId 请求标识
     * @param expireTime 超期时间（秒）
     * @return 是否获取成功
     */
    public boolean tryGetDistributedLock(String key, String requestId, int expireTime) {
        String result = jedis.set(key, requestId, SET_IF_NOT_EXIST, SET_WITH_EXPIRE_TIME, expireTime);
        return LOCK_SUCCESS.equals(result);
    }

    /**
     * 释放分布式锁
     * @param key 锁
     * @param requestId 请求标识
     * @return 是否释放成功
     */
    public boolean releaseDistributedLock(String key, String requestId) {
        String value = jedis.get(key);
        if (value != null && value.equals(requestId)) {
            jedis.del(key);
            return true;
        }
        return false;
    }

    /**
     * 获取请求标识
     * @return 请求标识
     */
    public static String getRequestId() {
        return UUID.randomUUID().toString();
    }

}

Zu diesem Zeitpunkt haben wir die Implementierung der verteilten Redis-Sperre abgeschlossen.

4. Zusammenfassung

Dieser Artikel hilft den Lesern zu verstehen, wie Redis zum Implementieren verteilter Sperren verwendet wird, indem er die Anwendungsszenarien, Prinzipien und Implementierungsmethoden verteilter Redis-Sperren vorstellt. Da die Implementierung verteilter Sperren relativ komplex ist, müssen wir auf einige Details achten, z. B. auf die Feststellung, ob der Wert der Sperre mit dem beim Erwerb festgelegten Wert übereinstimmt, und das Festlegen von uuid als Schlüsselwert während des Erwerbsprozesses und Aufheben der Sperre. Der entsprechende Wert ist mittel. Nur durch die korrekte Verwendung verteilter Sperren kann die Konsistenz und Zuverlässigkeit der Daten in einem verteilten System gewährleistet werden.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonRedis-Implementierungsmethode für verteilte Sperren. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!