使用Redis SETNX 命令實現分布式鎖

使用Redis的 SETNX 命令可以實現分布式鎖，下文介紹其實現方法。 SETNX命令簡介 命令格式

SETNX key value

將 key 的值設為 value，若且唯若 key 不存在。
若給定的 key 已經存在，則 SETNX 不做任何動作。
SETNX 是SET if Not eXists的簡寫。 傳回值

返回整數，具體為
- 1，當 key 的值被設定
- 0，當 key 的值沒被設定 例子

redis> SETNX mykey “hello”
(integer) 1
redis> SETNX mykey “hello”
(integer) 0
redis> GET mykey
“hello”
redis> 使用SETNX實現分布式鎖

多個進程執行以下Redis命令：

SETNX lock.foo <current Unix time + lock timeout + 1>

如果 SETNX 返回1，說明該進程獲得鎖，SETNX將鍵 lock.foo 的值設定為鎖的逾時時間（目前時間 + 鎖的有效時間）。
如果 SETNX 返回0，說明其他進程已經獲得了鎖，進程不能進入臨界區。進程可以在一個迴圈中不斷地嘗試 SETNX 操作，以獲得鎖。 解決死結

考慮一種情況，如果進程獲得鎖後，斷開了與 Redis 的串連（可能是進程掛掉，或者網路中斷），如果沒有有效釋放鎖的機制，那麼其他進程都會處於一直等待的狀態，即出現“死結”。

上面在使用 SETNX 獲得鎖時，我們將鍵 lock.foo 的值設定為鎖的有效時間，進程獲得鎖後，其他進程還會不斷的檢測鎖是否已逾時，如果逾時，那麼等待的進程也將有機會獲得鎖。

然而，鎖逾時時，我們不能簡單地使用 DEL 命令刪除鍵 lock.foo 以釋放鎖。考慮以下情況，進程P1已經首先獲得了鎖 lock.foo，然後進程P1掛掉了。進程P2，P3正在不斷地檢測鎖是否已釋放或者已逾時，執行流程如下： P2和P3進程讀取鍵 lock.foo 的值，檢測鎖是否已逾時（通過比較目前時間和鍵 lock.foo 的值來判斷是否逾時） P2和P3進程發現鎖 lock.foo 已逾時 P2執行 DEL lock.foo命令 P2執行 SETNX lock.foo命令，並返回1，即P2獲得鎖 P3執行 DEL lock.foo命令將P2剛剛設定的鍵 lock.foo 刪除（這步是由於P3剛才已檢測到鎖已逾時） P3執行 SETNX lock.foo命令，並返回1，即P3獲得鎖 P2和P3同時獲得了鎖

從上面的情況可以得知，在檢測到鎖逾時後，進程不能直接簡單地執行 DEL 刪除鍵的操作以獲得鎖。

為瞭解決上述演算法可能出現的多個進程同時獲得鎖的問題，我們再來看以下的演算法。
我們同樣假設進程P1已經首先獲得了鎖 lock.foo，然後進程P1掛掉了。接下來的情況： 進程P4執行 SETNX lock.foo 以嘗試擷取鎖 由於進程P1已獲得了鎖，所以P4執行 SETNX lock.foo 返回0，即擷取鎖失敗 P4執行 GET lock.foo 來檢測鎖是否已逾時，如果沒逾時，則等待一段時間，再次檢測 如果P4檢測到鎖已逾時，即當前的時間大於鍵 lock.foo 的值，P4會執行以下操作
GETSET lock.foo <current Unix timestamp + lock timeout + 1> 由於 GETSET 操作在設定鍵的值的同時，還會返回鍵的舊值，通過比較鍵 lock.foo 的舊值是否小於目前時間，可以判斷進程是否已獲得鎖 假如另一個進程P5也檢測到鎖已逾時，並在P4之前執行了 GETSET 操作，那麼P4的 GETSET 操作返回的是一個大於目前時間的時間戳記，這樣P4就不會獲得鎖而繼續等待。注意到，即使P4接下來將鍵 lock.foo 的值設定了比P5設定的更大的值也沒影響。

另外，值得注意的是，在進程釋放鎖，即執行 DEL lock.foo 操作前，需要先判斷鎖是否已逾時。如果鎖已逾時，那麼鎖可能已由其他進程獲得，這時直接執行 DEL lock.foo 操作會導致把其他進程已獲得的鎖釋放掉。 程式碼

用以下python代碼來實現上述的使用 SETNX 命令作分布式鎖的演算法。

LOCK_TIMEOUT = 3lock = 0lock_timeout = 0lock_key = 'lock.foo'# 擷取鎖while lock != 1:    now = int(time.time())    lock_timeout = now + LOCK_TIMEOUT + 1    lock = redis_client.setnx(lock_key, lock_timeout)    if lock == 1 or (now > int(redis_client.get(lock_key))) and now > int(redis_client.getset(lock_key, lock_timeout)):        break    else:        time.sleep(0.001)# 已獲得鎖do_job()# 釋放鎖now = int(time.time())if now < lock_timeout:    redis_client.delete(lock_key)

參考資料 http://redis.io/commands/setnx http://redis.io/topics/distlock http://redis.io/commands/getset http://redis.readthedocs.org/en/latest/string/setnx.html http://my.oschina.net/u/1995545/blog/366381