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redis-cas.md

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面试题

redis 的并发竞争问题是什么?如何解决这个问题?了解 redis 事务的 CAS 方案吗?

面试官心理分析

这个也是线上非常常见的一个问题,就是多客户端同时并发写一个 key,可能本来应该先到的数据后到了,导致数据版本错了;或者是多客户端同时获取一个 key,修改值之后再写回去,只要顺序错了,数据就错了。

而且 redis 自己就有天然解决这个问题的 CAS 类的乐观锁方案。

面试题剖析

某个时刻,多个系统实例都去更新某个 key。可以基于 zookeeper 实现分布式锁。每个系统通过 zookeeper 获取分布式锁,确保同一时间,只能有一个系统实例在操作某个 key,别人都不允许读和写。

zookeeper-distributed-lock

你要写入缓存的数据,都是从 mysql 里查出来的,都得写入 mysql 中,写入 mysql 中的时候必须保存一个时间戳,从 mysql 查出来的时候,时间戳也查出来。

每次要写之前,先判断一下当前这个 value 的时间戳是否比缓存里的 value 的时间戳要新。如果是的话,那么可以写,否则,就不能用旧的数据覆盖新的数据。

redis加分布锁

第一种锁命令INCR 这种加锁的思路是, key 不存在,那么 key 的值会先被初始化为 0 ,然后再执行 INCR 操作进行加一。 然后其它用户在执行 INCR 操作进行加一时,如果返回的数大于 1 ,说明这个锁正在被使用当中。

1、 客户端A请求服务器获取key的值为1表示获取了锁
2、 客户端B也去请求服务器获取key的值为2表示获取锁失败
3、 客户端A执行代码完成,删除锁
4、 客户端B在等待一段时间后在去请求的时候获取key的值为1表示获取锁成功
5、 客户端B执行代码完成,删除锁

$redis->incr($key);
$redis->expire($key, $ttl); //设置生成时间为1秒

第二种锁SETNX

这种加锁的思路是,如果 key 不存在,将 key 设置为 value 如果 key 已存在,则 SETNX 不做任何动作

1、 客户端A请求服务器设置key的值,如果设置成功就表示加锁成功
2、 客户端B也去请求服务器设置key的值,如果返回失败,那么就代表加锁失败
3、 客户端A执行代码完成,删除锁
4、 客户端B在等待一段时间后在去请求设置key的值,设置成功
5、 客户端B执行代码完成,删除锁

$redis->setNX($key, $value);
$redis->expire($key, $ttl);

第三种锁SET

上面两种方法都有一个问题,会发现,都需要设置 key 过期。那么为什么要设置key过期呢?如果请求执行因为某些原因意外退出了,导致创建了锁但是没有删除锁,那么这个锁将一直存在,以至于以后缓存再也得不到更新。于是乎我们需要给锁加一个过期时间以防不测。 但是借助 Expire 来设置就不是原子性操作了。所以还可以通过事务来确保原子性,但是还是有些问题,所以官方就引用了另外一个,使用 SET 命令本身已经从版本 2.6.12 开始包含了设置过期时间的功能。

1、 客户端A请求服务器设置key的值,如果设置成功就表示加锁成功
2、 客户端B也去请求服务器设置key的值,如果返回失败,那么就代表加锁失败
3、 客户端A执行代码完成,删除锁
4、 客户端B在等待一段时间后在去请求设置key的值,设置成功
5、 客户端B执行代码完成,删除锁

$redis->set($key, $value, array('nx', 'ex' => $ttl));  //ex表示秒

其它问题 虽然上面一步已经满足了我们的需求,但是还是要考虑其它问题? 1、 redis发现锁失败了要怎么办?中断请求还是循环请求? 2、 循环请求的话,如果有一个获取了锁,其它的在去获取锁的时候,是不是容易发生抢锁的可能? 3、 锁提前过期后,客户端A还没执行完,然后客户端B获取到了锁,这时候客户端A执行完了,会不会在删锁的时候把B的锁给删掉?

解决办法 针对问题1:使用循环请求,循环请求去获取锁 针对问题2:针对第二个问题,在循环请求获取锁的时候,加入睡眠功能,等待几毫秒在执行循环 针对问题3:在加锁的时候存入的key是随机的。这样的话,每次在删除key的时候判断下存入的key里的value和自己存的是否一样

     do {  //针对问题1,使用循环
        $timeout = 10;
        $roomid = 10001;
        $key = 'room_lock';
        $value = 'room_'.$roomid;  //分配一个随机的值针对问题3
        $isLock = Redis::set($key, $value, 'ex', $timeout, 'nx');//ex 秒
        if ($isLock) {
            if (Redis::get($key) == $value) {  //防止提前过期,误删其它请求创建的锁
                //执行内部代码
                Redis::del($key);
                continue;//执行成功删除key并跳出循环
            }
        } else {
            usleep(5000); //睡眠,降低抢锁频率,缓解redis压力,针对问题2
        }
    } while(!$isLock);

另外一个锁 以上的锁完全满足了需求,但是官方另外还提供了一套加锁的算法,这里以Java为例

JedisLock jedisLock=new JedisLock(jedis,key,2000,2000); try { //获得锁 jedisLock.acquire(); System.out.println(i+"获得锁"); if(i==2){ //该代码块是为了验证效果 System.out.println(i+"睡眠2秒...."); Thread.sleep(2000); } }catch (Exception e){ e.printStackTrace(); }finally { System.out.println(i+"释放锁"); if(jedisLock!=null){ //释放锁 jedisLock.release(); } if(jedis!=null){ jedis.close(); } }