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一、分布式锁概述

        在分布式环境下，各个线程通过对公共资源的抢占，能够使一个代码块在同一时间只能被一个机器的一个线程执行，这个机制就是分布式锁。

        分布式锁主要用于在分布式环境中保护跨进程、跨主机、跨网络的共享资源实现互斥访问，以达到保证数据的一致性

实现锁的操作主要有两个，即lock()和unlock()。

分布式锁实现的注意点：

1）互斥: 任意时刻, 只能有一个客户端获得锁

2）不会死锁: 客户端持有锁期间崩溃, 没有主动解除锁, 能保证后续的其他客户端获得锁

3）锁归属标识: 加锁和解锁的必须是同一个客户端, 客户端不能解掉非自己持有的锁(锁应具备标识)

4）如果是Redis集群, 还得考虑具有容错性: 只要大部分Redis节点正常运行, 客户端就可以加锁和解锁.

二、redis实现锁的命令

1、redis实现锁的命令

set key value NX EX

"NX" 仅在key不存在时加锁, 满足条件1: 互斥型

"EX" 设置锁过期时间(秒）, 满足条件2: 避免死锁

上面这个set命令拆解开就是：

setnx cache_key random_value 
expire cache_key 30

虽然这两组命令执行的效果一样，但是第二个是非原子性操作，如果执行了setnx成功，但是expire失败的话，就会造成这个key一直存在了，无法释放的情况（死锁）。

2、使用随机数增加锁标识

public function lock(){
    // 生成随机值
    $this->lockValue = md5(uniqid());
    return $this->redis->set($this->scene, $this->lockValue , ['NX', 'EX' => $this->expire]);
}

使用锁标识（增加随机数）的原因：避免某个客户端获取锁后做其他操作过久而导致锁被自动释放，但该客户端以为还获得锁，这时假设其他客户端获取了锁，但上个客户端删除锁继而导致本客户端的锁被删除，总而言之客户端只能删除自己的锁，通过锁标识进行判断

3、释放锁的步骤

get 所持有锁

判断这个锁是否自己所持有

删除持有锁

所以，这三步要保证原子性，用lua脚本来执行，redis官方已经提供脚本文件。

if redis.call("get",KEYS[1]) == ARGV[1] then
  return redis.call("del",KEYS[1])
else
  return 0
end

 lua 脚本中执行 get 和 del 是原子性的, 整个lua脚本会被当做一条命令来执行，即使 get 后锁刚好过期, 此时也不会被其他客户端加锁，直到eval命令执行完成，Redis才会执行其他命令。如果不用原子性，还是会导致该锁被其他客户端获得，但上客户端已经判断过（自己所持有），进一步会删除该锁。

/**
 * 解锁
 */
public function unLock(){
    $script = <<<LUA
        local key=KEYS[1]
        local value=ARGV[1]
        if(redis.call('get', key) == value)
        then
            return redis.call('del', key)
        end
    LUA;
    
    // 执行lua脚本
    $this->redis->eval($script, [$this->scene, $this->lockValue], 1);
}

eval方法的参数 3个，第一个是脚本代码（具体执行的代码），第二个是一个数组，参数数组，第三个参数是个整数，表示第key参数的数量，lua代码中的KEYS数量（不包括ARGV数量）

三、PHP+redis分布式锁示例

<?php
 
/**
 * redis 分布式锁
 */
 
class Lock{
 
    private $config;
    private $redis;
 
    public function __construct($config = []){
        $this->config = $config ? $config : ['host' => '127.0.0.1', 'port' => 6379];
        $this->redis = $this->connect();
    }
 
    public function connect(){
        $redis = new Redis();
        $redis->connect($this->config['host'], $this->config['port']);
        return $redis;
    }
 
    /**
     * @param $scene 锁场景
     * @param $expire 锁有效期
     * @return bool
     */
    public function lock($scene = null , $expire = 10){
        if (!$scene || !$expire){
            return false;
        }
 
        // 生成随机值，锁标识
        $lockId = md5(uniqid());
        $result = $this->redis->set($scene, $lockId, ['NX', 'EX' => $expire]) ;
 
        if($result)
            return $lockId;
        else
            return $result;
    }
 
    /**
     * 解锁
     */
    public function unLock($scene, $lockId){
 
        $lua = <<<SCRIPT
       local key=KEYS[1]
            local value=ARGV[1]
            if(redis.call('get', key) == value)
            then
                return redis.call('del', key)
            end
SCRIPT;
        // 执行lua脚本
        return $this->redis->eval($lua, [$scene, $lockId], 1);
    }
}
 
 
$lock = new Lock();
 
第一次加锁
$res = $lock->Lock("test", 30);
var_dump($res); // 返回lockId
 
echo "<br>";
 
第二次加锁
$res1 = $lock->Lock("test", 25);
var_dump($res1); //加锁失败 false
 
//解锁
if($res){
    $lock -> unLock("test", $res);
}

四、redis集群分布式锁

Redis 集群相对单机来说, 需要考虑一个 容错性, 设计上更为复杂

RedLock 算法：官方给出了一个 RedLock 算法

情景: 当前有N个完全独立的Redis master节点, 分别部署在不同的主机上

客户端获取锁的操作:

使用相同key和唯一值(作为value)同时向这N个redis节点请求锁, 锁的超时时间应该 >> 超时时间(考虑到请求耗时), 若某个节点阻塞了了应尽快跳过

计算步骤1消耗的时间, 若总消耗时间超过超时时间, 则认为锁失败. 客户端需在大多数(超过一半)的节点上成功获取锁, 才认为是锁成功.

如果锁成功了, 则该锁有效时间就是 锁原始有效时间 - 步骤1消耗的时间

如果锁失败了(超时或无法获取超过一半 N/2 + 1 实例的锁), 客户端会到每个节点释放锁(是每个, 即使之前认为加锁失败的节点)