go 分布式锁简单实现实例详解

2024-04-02 19:55

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正文

其实锁这种东西，都能能不加就不加，锁会导致程序一定程度上退回到串行化，进而降低效率。

案例

首先，看一个案例，如果要实现一个计数器，并且是多个协程共同进行的，就会出现以下的情况：

package main
import (
   "fmt"
   "sync"
)
func main() {
   numberFlag := 0
   wg := new(sync.WaitGroup)
   for i := 0; i < 200; i++ {
      wg.Add(1)
      go func() {
         defer wg.Done()
         numberFlag++
      }()
   }
   fmt.Println(numberFlag)
   wg.Wait()
}

每次执行后的计数器结果都是不同的，这是因为计数器本身是被不同的协程抢着+1，会产生多个协程同时拿到numberFlag=N的情况。为了避免这种资源竞争，要对资源进行加锁，使得同一时刻只有一个协程能对资源进行操控。

资源加锁

package main
import (
   "fmt"
   "sync"
)
func main() {
   numberFlag := 0
   myLock := make(chan struct{}, 1)
   wg := new(sync.WaitGroup)
   for i := 0; i < 200; i++ {
      wg.Add(1)
      go func() {
         defer func() {
            // 释放锁
            <-myLock
         }()
         defer wg.Done()
         // 抢锁
         myLock <- struct{}{}
         numberFlag++
      }()
   }
   wg.Wait()
   fmt.Println(numberFlag)
}

但是这种锁只能用于你自己的本地服务，一旦出现多服务，比如分布式，微服务，这样的场景，这个锁就没啥用了，这就需要分布式锁。

关于分布式锁，一般的实现就是用redis或者zookeeper实现。redis比较方便的就是大部分的服务都会使用redis，无需额外安装依赖，而zookeeper普通服务用的并不多，即使是kafka也在新版放弃了zookeeper。

zookeeper最大的好处就是可以通过心跳检测客户端的情况，进而避免重复得锁的问题。
但是同时也产生了一些问题，这个心跳检测多久一次，在心跳检测的间隔如果出现了锁超时的问题怎么办，等等。

使用redis来实现分布式锁

所以一些服务还是倾向于使用redis来实现分布式锁。

package main
import (
   "fmt"
   "github.com/gomodule/redigo/redis"
   "go-face-test/redisTest/redisOne/redisConn"
   "sync"
   "time"
)
func main() {
   // 分布式锁
   var LockName = "lockLock"
   // 十秒过期时间
   var ExpirationTime = 10
   wg := new(sync.WaitGroup)
   wg.Add(2)
   // 起两个协程来模拟分布式服务的抢占
   go handleBusiness(LockName, ExpirationTime, "A", wg)
   go handleBusiness(LockName, ExpirationTime, "B", wg)
   wg.Wait()
}
func handleBusiness(lockName string, ExpTime int, nowGroName string, wg *sync.WaitGroup) {
   // One服务获取锁是否存在
   c := redisConn.Get()
   defer c.Close()
   for {
      isKeyExists, err := redis.Bool(c.Do("EXISTS", lockName))
      if err != nil {
         fmt.Println("err while checking keys:", err)
      } else {
         fmt.Println(isKeyExists)
      }
      if isKeyExists {
         // 存在这把锁，开始自旋等待
         fmt.Println("当前协程为: " + nowGroName + " 没抢到锁……")
         //休息1s
         time.Sleep(time.Second)
      } else {
         // 设置一把锁
         // 值为1，过期时间为10秒
         reply, err := c.Do("SET", lockName, 2, "EX", ExpTime, "NX")
         // 抢占失败
         if reply == nil {
            fmt.Println("当前协程为: " + nowGroName + " 抢占锁失败")
            continue
         }
         // 开始业务处理
         fmt.Println("当前协程为: " + nowGroName + " 啊啊啊啊。这是一个业务处理，预计处理时间为 3s 。处理开始........")
         fmt.Println("当前协程为: " + nowGroName + " 距离处理完成还有---3s" + time.Now().Format("2006-01-02 15:04:05"))
         time.Sleep(time.Second)
         fmt.Println("当前协程为: " + nowGroName + " 距离处理完成还有---2s" + time.Now().Format("2006-01-02 15:04:05"))
         time.Sleep(time.Second)
         fmt.Println("当前协程为: " + nowGroName + " 距离处理完成还有---1s" + time.Now().Format("2006-01-02 15:04:05"))
         time.Sleep(time.Second)
         //业务结束,释放锁
         _, err = c.Do("DEL", lockName)
         if err != nil {
            fmt.Println("err while deleting:", err)
         }
         break
      }
   }
   wg.Done()
}

但是这个锁明显有问题:

第一，当A服务（本案例中其实是协程模拟的）拿到锁之后，处理超时了，锁还没有释放，就已经过期，过期后B服务就抢到了锁，此时AB均认为自己拿到了锁

第二，A服务按理说只能去掉自己的服务加上的锁，如果不止是有AB两个服务，有更多的服务，那么A如果出现处理较慢，锁超时后，B服务抢到锁，A又处理完成所有的事释放了锁，那其实是释放掉了B的锁。

也就是说，释放锁的时候也必须判断是否是自己的锁

那么就得用redis的lua来保证原子性

redis lua保证原子性

package main
import (
   "fmt"
   "github.com/gomodule/redigo/redis"
   "go-face-test/redisTest/redisTwo/redisConn"
   "log"
   "math/rand"
   "strconv"
   "sync"
   "time"
)
var letterRunes = []rune("abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ")
var lockCommand = `if redis.call("GET", KEYS[1]) == ARGV[1] then
    redis.call("SET", KEYS[1], ARGV[1], "PX", ARGV[2] , "NX")
    return "OK"
else
    return redis.call("SET", KEYS[1], ARGV[1], "NX", "PX", ARGV[2])
end`
var delCommand = `if redis.call("GET", KEYS[1]) == ARGV[1] then
    return redis.call("DEL", KEYS[1])
else
    return 0
end`
func main() {
   // 分布式锁
   var LockName = "lockLock"
   // 十秒过期时间
   var ExpirationTime = 3
   wg := new(sync.WaitGroup)
   wg.Add(2)
   // 起两个协程来模拟分布式服务的抢占
   go handleBusiness(LockName, ExpirationTime, "A", wg)
   go handleBusiness(LockName, ExpirationTime, "B", wg)
   wg.Wait()
}
func init() {
   rand.Seed(time.Now().UnixNano())
}
func handleBusiness(lockName string, ExpTime int, nowGroName string, wg *sync.WaitGroup) {
   // One服务获取锁是否存在
   c := redisConn.Get()
   defer c.Close()
   for {
      isKeyExists, err := redis.Bool(c.Do("EXISTS", lockName))
      if err != nil {
         fmt.Println("err while checking keys:", err)
      } else {
         fmt.Println(isKeyExists)
      }
      if isKeyExists {
         // 存在这把锁，开始自旋等待
         fmt.Println("当前协程为: " + nowGroName + " 没抢到锁……")
         //休息1s
         time.Sleep(time.Second)
      } else {
         // 设置一把锁
         // 锁的值是根据当前服务名称和时间来的
         lockFlag, lockValue, _ := getLock(lockName, nowGroName, ExpTime, c)
         // 抢占失败
         if !lockFlag {
            fmt.Println("当前协程为: " + nowGroName + " 抢占锁失败")
            continue
         }
         // 开始业务处理
         fmt.Println("当前协程为: " + nowGroName + " 啊啊啊啊。这是一个业务处理，预计处理时间为 " + strconv.Itoa(ExpTime) + "s 。处理开始........")
         for i := ExpTime - 1; i > 0; i-- {
            fmt.Println("当前协程为: " + nowGroName + " 距离处理完成还有---" + strconv.Itoa(i) + "s " + time.Now().Format("2006-01-02 15:04:05"))
            time.Sleep(time.Second)
         }
         //业务结束,释放锁
         lockDelFlag, _ := delLock(lockName, lockValue, c)
         //获取当前锁的值
         if lockDelFlag {
            fmt.Println("释放锁成功")
         } else {
            fmt.Println("这个锁不是你的，或者这个锁已经超时")
         }
         break
      }
   }
   wg.Done()
}
// 获得唯一锁的值
func getLockOnlyValue(nowGroName string) string {
   nano := strconv.FormatInt(time.Now().UnixNano(), 10)
   return nowGroName + "_" + nano + "_" + RandStringRunes(6)
}
// 获得一个锁
func getLock(LockName, nowGroName string, timeOut int, conn redis.Conn) (bool, string, error) {
   myLockValue := getLockOnlyValue(nowGroName)
   lua := redis.NewScript(1, lockCommand)
   resp, err := lua.Do(conn, LockName, myLockValue, strconv.Itoa(timeOut*1000))
   if err != nil {
      log.Fatal(LockName, err)
      return false, "", err
   } else if resp == nil {
      return false, "", nil
   }
   s, ok := resp.(string)
   if !ok {
      return false, "", nil
   }
   if s != "OK" {
      return false, "", nil
   }
   return true, myLockValue, nil
}
// 删除一个锁
func delLock(LockName, LockeValue string, conn redis.Conn) (bool, error) {
   lua := redis.NewScript(1, delCommand)
   resp, err := lua.Do(conn, LockName, LockeValue)
   if err != nil {
      return false, err
   }
   reply, ok := resp.(int64)
   if !ok {
      return false, nil
   }
   return reply == 1, nil
}
func RandStringRunes(n int) string {
   b := make([]rune, n)
   for i := range b {
      b[i] = letterRunes[rand.Intn(len(letterRunes))]
   }
   return string(b)
}

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