Le principe et la méthode de mise en œuvre des verrous distribués implémentés par Redis

Avec la popularité des systèmes distribués, les verrous distribués deviennent de plus en plus importants. Le verrouillage distribué est un mécanisme qui garantit qu'un seul processus ou thread peut fonctionner en même temps dans un système distribué. Les verrous distribués constituent un problème très courant dans de nombreuses applications dans des environnements distribués. Redis est une base de données en mémoire hautes performances qui prend en charge plusieurs structures de données et est largement utilisée dans les verrous distribués. Cet article présentera le principe et la méthode d'implémentation de Redis implémentant des verrous distribués.

1. Le principe de Redis implémentant des verrous distribués

La mise en œuvre d'un verrou dans un système distribué nécessite de résoudre certains problèmes, tels que comment parvenir à une exclusion mutuelle, comment assurer la cohérence, etc. Pour que Redis implémente des verrous distribués, le principe principal est de garantir l'exclusion mutuelle et la cohérence des verrous via les transactions Redis. Les transactions Redis offrent la possibilité de regrouper plusieurs commandes dans une transaction, puis de les exécuter toutes en même temps. Lors de l'émission d'une transaction, le serveur commencera à enregistrer une séquence de commandes Redis exécutées par la transaction.

Par conséquent, Redis comporte principalement les trois étapes suivantes pour implémenter des verrous distribués :

1 Essayez d'obtenir le verrou

Dans Redis, vous pouvez utiliser la commande SETNX (SET if Not eXists) pour déterminer si une clé existe. elle n'existe pas, renvoie 1 et définit la valeur de la clé, ou renvoie 0 si la clé existe déjà. Par conséquent, la commande SETNX peut être utilisée pour mettre en œuvre le processus d'acquisition du verrou.

2. Réglez le délai d'expiration du verrouillage

Afin d'éviter le verrouillage, vous devez définir un délai d'attente pour le verrou. Lorsque le détenteur du verrou n'a pas libéré le verrou après un certain temps, le verrou sera libéré de force.

3. Libérez le verrou

Utilisez la commande DEL dans la transaction Redis pour libérer le verrou et supprimer la clé de verrouillage de Redis.

2. Comment Redis implémente les verrous distribués

Grâce à l'introduction des étapes ci-dessus, nous pouvons savoir que le principe principal de Redis implémentant des verrous distribués est de saisir le verrou via la commande SETNX, afin d'effectuer des opérations de verrouillage et de déverrouillage via transactions. Sur cette base, nous présenterons deux manières d'implémenter des verrous distribués dans Redis : basées sur un nœud unique Redis et basées sur un cluster Redis.

1. Basé sur un nœud unique Redis

Nous pouvons facilement implémenter des verrous distribués basés sur un nœud unique Redis en utilisant simplement les commandes Redis SETNX et DEL. Le code est le suivant.

public Boolean tryLock(String key, String value, long expireTime) {

    Jedis jedis = jedisPool.getResource();

    String result = jedis.set(key, value, "NX", "PX", expireTime);

    jedis.close();

    return "OK".equalsIgnoreCase(result);

}

où key est la ressource qui doit être verrouillée, value est l'identifiant unique du verrou et expireTime est le délai d'expiration de la serrure. key是需要加锁的资源，value是加锁的唯一标识，expireTime是锁的超时时间。

对于尝试获取锁的过程，通过SetNX命令可以尝试设置一个不存在的key。如果key存在，则说明锁已经被其他客户端获取。在加锁成功之后，需要将锁的标识和超时时间都设置好。同时需要保证锁的持有者在超时时间到达之前都有机会释放锁，否则锁就被强制释放。

2、基于Redis集群

在Redis集群环境下，基于单个节点的实现方式无法满足高可用的需求。因此，我们需要通过Redis Cluster模式来实现基于Redis集群的分布式锁。

在Redis Cluster模式下，Redis将集群中的节点划分为不同的槽位，每个槽位存储不同的键值对。因此，我们可以将不同的锁分配到不同的槽位，从而实现分布式锁的高可用。在Redis Cluster模式下，Redis实现分布式锁的代码如下所示。

public boolean tryLock(String key, String value, int expireTime) {

    JedisCluster jedisCluster = jedisClusterFactory.getJedisCluster();

    String result = jedisCluster.set(key, value, "NX", "PX", expireTime);

    return "OK".equalsIgnoreCase(result);

}

其中key是需要加锁的资源，value是加锁的唯一标识，expireTime

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