本文主要是介绍“SET key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX]“和redis分布式锁,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
一、可选参数介绍
- EX second :设置键的过期时间为 second 秒。 SET key value EX second 效果等同于 SETEX key second value 。
- PX millisecond :设置键的过期时间为 millisecond 毫秒。 SET key value PX millisecond 效果等同于 PSETEX key millisecond value 。
- NX :只在键不存在时,才对键进行设置操作。 SET key value NX 效果等同于 SETNX key value 。
- XX :只在键已经存在时,才对键进行设置操作。
因为 SET 命令可以通过参数来实现和 SETNX 、 SETEX 和 PSETEX 三个命令的效果,所以将来的 Redis 版本可能会废弃并最终移除 SETNX 、 SETEX 和 PSETEX 这三个命令。
二、其他介绍
2.1 可用版本:
大于1.0.0
2.2 返回值
在 Redis 2.6.12 版本以前, SET 命令总是返回 OK 。
从 Redis 2.6.12 版本开始, SET 在设置操作成功完成时,才返回 OK 。
如果设置了 NX 或者 XX ,但因为条件没达到而造成设置操作未执行,那么命令返回空批量回(NULL Bulk Reply)。
三、命令行实操
# 对不存在的键进行设置redis 127.0.0.1:6379> SET key "value"
OKredis 127.0.0.1:6379> GET key
"value"# 对已存在的键进行设置redis 127.0.0.1:6379> SET key "new-value"
OKredis 127.0.0.1:6379> GET key
"new-value"# 使用 EX 选项redis 127.0.0.1:6379> SET key-with-expire-time "hello" EX 10086
OKredis 127.0.0.1:6379> GET key-with-expire-time
"hello"redis 127.0.0.1:6379> TTL key-with-expire-time
(integer) 10069# 使用 PX 选项redis 127.0.0.1:6379> SET key-with-pexpire-time "moto" PX 123321
OKredis 127.0.0.1:6379> GET key-with-pexpire-time
"moto"redis 127.0.0.1:6379> PTTL key-with-pexpire-time
(integer) 111939# 使用 NX 选项redis 127.0.0.1:6379> SET not-exists-key "value" NX
OK # 键不存在,设置成功redis 127.0.0.1:6379> GET not-exists-key
"value"redis 127.0.0.1:6379> SET not-exists-key "new-value" NX
(nil) # 键已经存在,设置失败redis 127.0.0.1:6379> GEt not-exists-key
"value" # 维持原值不变# 使用 XX 选项redis 127.0.0.1:6379> EXISTS exists-key
(integer) 0redis 127.0.0.1:6379> SET exists-key "value" XX
(nil) # 因为键不存在,设置失败redis 127.0.0.1:6379> SET exists-key "value"
OK # 先给键设置一个值redis 127.0.0.1:6379> SET exists-key "new-value" XX
OK # 设置新值成功redis 127.0.0.1:6379> GET exists-key
"new-value"# NX 或 XX 可以和 EX 或者 PX 组合使用redis 127.0.0.1:6379> SET key-with-expire-and-NX "hello" EX 10086 NX
OKredis 127.0.0.1:6379> GET key-with-expire-and-NX
"hello"redis 127.0.0.1:6379> TTL key-with-expire-and-NX
(integer) 10063redis 127.0.0.1:6379> SET key-with-pexpire-and-XX "old value"
OKredis 127.0.0.1:6379> SET key-with-pexpire-and-XX "new value" PX 123321
OKredis 127.0.0.1:6379> GET key-with-pexpire-and-XX
"new value"redis 127.0.0.1:6379> PTTL key-with-pexpire-and-XX
(integer) 112999# EX 和 PX 可以同时出现,但后面给出的选项会覆盖前面给出的选项redis 127.0.0.1:6379> SET key "value" EX 1000 PX 5000000
OKredis 127.0.0.1:6379> TTL key
(integer) 4993 # 这是 PX 参数设置的值redis 127.0.0.1:6379> SET another-key "value" PX 5000000 EX 1000
OKredis 127.0.0.1:6379> TTL another-key
(integer) 997 # 这是 EX 参数设置的值
四、锁使用模式
命令 SET resource-name anystring NX EX max-lock-time 是一种在 Redis 中实现锁的简单方法。
客户端执行以上的命令:
- 如果服务器返回 OK ,那么这个客户端获得锁;
- 如果服务器返回 NIL ,那么客户端获取锁失败,可以在稍后再重试;
设置的过期时间到达之后,锁将自动释放。
但是这样,锁仍然存在问题。
五、锁优化
修复setnx问题后,我们继续分析有另外一个进程进入的情况,考虑按时间顺序如下场景:
如果锁有效时间10s:
- 进程A加锁成功,开始操作,操作时间过了锁有效期;
- 进程B申请加锁,开始操作;
- 进程A释放锁(进程B的锁被释放掉了);
问题:
- 锁过期时间控制:如果一个进程执行时间过长,导致锁超期释放,别的进程可获取锁,两个进程同时拥有一把锁,操作同一份RMW 代码;
- 释放别人的锁:进程A释放锁的时候,把别的进程的锁释放掉了;
5.1 释放别人加的锁
上述问题,图示如下:
- 进程A加锁成功;
- 进程A执行时间超出锁有效期,进程B获取锁;
- 进程A执行完成,释放了B进程加的锁;
5.2 解决方案:
可以通过以下修改,让这个锁实现更健壮:
- 通过控制加锁的value值为 唯一值:SET key random PX 5000 NX,其中,random应该是唯一值;
- 删除锁的时候,先获取锁的值是否等于random值,等于则释放,为了保证原子性采用lua脚
本;
lua脚本:
//释放锁 比较random是否相等,避免误释放
if redis.call("get",KEYS[1]) == ARGV[1] thenreturn redis.call("del",KEYS[1])
elsereturn 0
end
整体代码开起来如下:
function writeData(filename, data) {uuid = UUID.random().tostring;var lock = redis.set(filename,uuid,px,5000,NX);
if (!lock) {throw 'Failed to acquire lock';
}
try {var file = storage.readFile(filename);var updated = updateContents(file, data);storage.writeFile(filename, updated);
} finally {redis.eval("if redis.call("get",KEYS[1]) == ARGV[1] thenreturn redis.call("del",KEYS[1])
elsereturn 0
end")
}
}
这段代码看起来,解决了我们想到的很多问题,事实上,很多项目中依然采用着,除了上述我们提及过:锁过期时间与线程执行时间不好确定之外,我们继续分析,还有什么问题:
- 锁过期时间;
- redis不能是主从部署方式;
- 更宽泛的说来,不支持很多锁的功能:比如,是否公平,是否可重入;
其实redisson已经帮我们提供了更加健壮简洁的锁实现。
五、Redisson
Redisson 是架设在 Redis 基础上的一个 Java驻内存数据网格框架, 充分利用 Redis 键值数据库提供的一系列优势, 基于 Java 使用工具包中常用接口, 为使用者提供了 一系列具有分布式特性的常用工具类。其中就提供了一种RedLock的加锁算法和实现,讨论之前,我们可以先分析单机版的Redisson如何实现一个分布式锁。
RedLock官方介绍: Distributed locks with Redis – Redis
由于 Redisson自身太过于复杂, 设计的 API 调用大多用 Netty 相关, 所以本文只对 如何加锁、如何实现重入锁,释放锁进行讨论.
5.1 加锁流程
5.2 解锁流程
5.3 Redlock
5.3.1 Redlock 算法介绍
部署多台 Redis, 各实例之间相互独立, 不存在主从复制或者其他集群协调机制。
使用方式大体如下:
RLock lock1 = redissonInstance1.getLock("lock1");
RLock lock2 = redissonInstance2.getLock("lock1");
RLock lock3 = redissonInstance3.getLock("lock1");
RedissonRedLock lock = new RedissonRedLock(lock1, lock2, lock3);
// 同时加锁:lock1 lock1 lock1
// 红锁在大部分节点上加锁成功就算成功。
lock.lock();
...
lock.unlock();
原理:
加入设置节点数N=5,所以我们需要在不同的计算机或虚拟机上运行5个Redis主站,以确保它们会以一种基本独立的方式失败。
为了获得锁,客户端执行以下操作:
- 获取当前的时间,以毫秒为单位;
- 依次在所有N个实例中获取锁,在所有实例中使用相同的键名和随机值。在步骤2中,当在每个实例中设置锁时,客户端使用一个与总的锁自动释放时间相比很小的超时来获取它。例如,如果自动释放时间是10秒,超时可以在~ 5-50毫秒范围内。这可以防止客户端在试图与Redis节点对话时长时间受阻:如果一个实例不可用,我们应该尽快尝试与下一个实例对话;
- 客户端通过从当前时间减去步骤1中获得的时间戳,计算出获得锁所需的时间。如果并且只有当客户端能够在大多数实例(至少3个)中获取锁,并且获取锁的总时间小于锁的有效期,锁才被认为是被获取;
- 如果锁被获取,其有效性时间被认为是初始有效性时间减去经过的时间,如步骤3中计算的那样;
- 如果客户端由于某种原因未能获得锁(要么它无法锁定N/2+1个实例,要么有效性时间为负数),它将尝试解锁所有的实例(甚至是它认为无法锁定的实例);
5.3.2 Redlock 算法是否安全(了解即可)
分布式系统研究员Martin Kleppmann曾对 RedLock算法深入分析并强烈反对在生产中使用,其主要原因就是redlock的实现依赖了服务器的本地时钟。
如下例子,还是5个节点,Redlock失效:
- 客户端1获得了A、B、C节点上的锁,由于网络问题,无法到达D和E;
- 节点C上的时钟向前跳动,导致锁过期;
- 客户端2获得了节点C、D、E的锁,由于网络问题,A和B不能被联系到;
- 客户端1和2现在都认为他们持有锁;
也或者,在第二步骤,节点c如果出现宕机,恢复后没有之前的数据,客户端2也可能获取到锁。
再看如下例子:
- 客户端1请求锁定节点A、B、C、D、E;
- 当对客户端1的响应在路途中时,客户端1进入停止世界的GC;
- 所有Redis节点的锁都过期了;
- 客户端2获得了节点A、B、C、D、E的锁;
- 客户端1完成了GC,并收到了来自Redis节点的响应,表明它成功获得了锁(当进程暂停时,它们被保存在客户端1的内核网络缓冲区);
- 客户端1和2现在都认为他们持有该锁;
六、RedissonLock类
问:有没有哪个工具类有SET key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX]的api呢?
——答:在 Java 中,Redisson提供了一个RedissonLock类,它有类似于SET key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX]的 API 。
以下是一个使用RedissonLock实现上述功能的简单示例:
import org.redisson.Redisson;
import org.redisson.api.RLock;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.redisson.config.Config;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;import java.util.concurrent.TimeUnit;@Component
public class RedisLock {@Autowiredprivate RedissonClient redissonClient;private Config config;// 在构造函数中初始化 RedissonClientpublic RedisLock() {// 使用配置类 Config 来配置 Redisson 客户端config = new Config();config.useSingleServer().setAddress("redis://127.0.0.1:6379");// 创建 Redisson 客户端实例redissonClient = Redisson.create(config);}// 获取锁并设置过期时间的方法public void lock(String lockName, int expireTime, TimeUnit timeUnit) {RLock lock = redissonClient.getLock(lockName);lock.lock(expireTime, timeUnit);}// 释放锁的方法public void unlock(String lockName) {RLock lock = redissonClient.getLock(lockName);lock.unlock();}
}
在上述代码中,首先通过@Autowired注解注入RedissonClient实例,然后在lock()方法中通过redissonClient.getLock(lockName)获取锁,其中lockName是锁的名称,可根据实际需求进行调整,最后使用lock.unlock()方法释放锁。
这篇关于“SET key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX]“和redis分布式锁的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!