setnx分布式锁原理 .NET 开源分布式锁 DistributedLock

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一、线程锁和分布式锁

线程锁通常在单个进程中使用，以防止多个线程同时访问共享资源。

在我们.NET中常见的线程锁有：

更多的线程同步锁，可以看这篇文章：

分布式锁是一种用于协调多个进程/节点之间的并发访问的机制，某个资源在同一时刻只能被一个应用所使用,可以通过一些共享的外部存储系统来实现跨进程的同步和互斥

常见的分布式锁实现：

DistributedLock开源项目中有多种实现方式，我们主要讨论Redis中的分布式锁实现。

二、Redis分布式锁的实现原理

基础实现

Redis 本身可以被多个客户端共享访问，正好就是一个共享存储系统，可以用来保存分布式锁，而且 Redis 的读写性能高，可以应对高并发的锁操作场景。

Redis 的 SET 命令有个 NX 参数可以实现「key不存在才插入」，所以可以用它来实现分布式锁：

释放锁的时候需要删除key，或者使用lua脚本来保证原子性。

续租机制

基于上文中的实现方式，我们在设置key过期时间时，不能准确的描述业务处理时间。为了防止因为业务处理时间较长导致锁过期而提前释放锁，通过不断更新锁的过期时间来保持锁的有效性，避免了因锁过期而导致的并发问题。

关于这个问题，目前常见的解决方法有两种：

1、实现自动续租机制：额外起一个线程，定期检查线程是否还持有锁，如果有则延长过期时间。DistributedLock里面就实现了这个方案，使用“看门狗”定期检查（每1/3的锁时间检查1次），如果线程还持有锁，则刷新过期时间。

2、实现快速失败机制：当我们解锁时发现锁已经被其他线程获取了，说明此时我们执行的操作已经是“不安全”的了，此时需要进行回滚，并返回失败。

以下是使用StackExchange.Redis 库实现分布式锁和续租机制的示例代码：

RedLock

Redlock 是一种分布式锁实现方案，它的设计目标是解决 Redis 集群模式下的分布式锁并发控制问题。

它是基于多个 Redis 节点的分布式锁，即使有节点发生了故障，锁变量仍然是存在的setnx分布式锁原理，客户端还是可以完成锁操作

Redlock 算法加锁三个过程：

客户端获取当前时间（t1）。

客户端按顺序依次向 N 个 Redis 节点(官方推荐是至少部署 5 个 Redis 节点)执行加锁操作：

一旦客户端从超过半数（大于等于 N/2+1）的 Redis 节点上成功获取到了锁，就再次获取当前时间（t2），然后计算计算整个加锁过程的总耗时（t2-t1）。如果 t2-t1 < 锁的过期时间，此时，认为客户端加锁成功，否则认为加锁失败。

加锁成功后，客户端需要重新计算这把锁的有效时间，计算的结果是「锁最初设置的过期时间」减去「客户端从大多数节点获取锁的总耗时（t2-t1）」。如果计算的结果已经来不及完成共享数据的操作了，我们可以释放锁，以免出现还没完成数据操作，锁就过期了的情况。

加锁失败后，客户端向所有 Redis 节点发起释放锁的操作，释放锁的操作和在单节点上释放锁的操作一样，只要执行释放锁的 Lua 脚本就可以了。

三、DistributedLock开源项目简介

项目介绍

DistributedLock 是一个 .NET 库，它基于各种底层技术提供强大且易于使用的分布式互斥体、读写器锁和信号量。

DistributedLock 包含基于各种技术的实现；可以单独安装实现包，也可以只安装 DistributedLock NuGet 包，这是一个“元”包，其中包含所有实现作为依赖项。请注意，每个包都根据 SemVer 独立进行版本控制。

基础使用

以下两种方法，都是基于RedLock来实现的，在单机上，使用了续租机制，更多细节可以自己观看源码，下文中会简单介绍源码。

Acquire 方法返回一个代表持有锁的“句柄”对象。当句柄被处理时，锁被释放：

虽然 Acquire 将阻塞直到锁可用，但还有一个 TryAcquire 变体，如果无法获取锁（由于在别处持有），则返回 null ：

支持异步和依赖注入，依赖注入：

四、浅析DistributedLock的Redis实现源码地址

目录解析

Redis的实现过程

以下代码对源码，进行了删减和修改，只想简单的讲述一下实现过程。

定义一个工厂接口，返回IDistributedLock，在依赖注入场景中，使用这个工厂接口可能会更加方便

IDistributedLock：定义了控制并发访问的基本操作。该接口支持同步和异步方式获取锁，并提供超时和取消功能，以适应各种情况

DistributedLock.Redis类库，对Acquire的具体实现，该方法是尝试获取Redis分布式锁实例。

根据当前线程是否在同步上下文，对单库和多库实现进行区分和实现

单库获取Redis分布式锁setnx分布式锁原理，就是通过set nx 设置值，返回bool,失败就释放资源，成功检查是否超时。不超时就返回任务字典

多库中是否获取到分布式锁

截止到目前，我们就知道如何获取和设置分布式锁了。接下来我们就看下是如何实现续租机制的。就是LeaseMonitor这个对象。

RunMonitoringLoopIterationAsync 里边最终调用了续时的lua脚本

你们在公司中，都是如何实现分布式锁的呢？可以在评论区留下您宝贵的建议。

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