redis的分布式锁的进化过程

整个进化路线大致是：SETNX 原始锁 → SET NX PX 原子锁 → Lua 安全解锁 → 锁续期（看门狗） → 多实例 Redlock。

第一阶段：原始时代——SETNX

这是最朴素的思路：利用 Redis 的单线程命令 setnx（SET if Not exists）来争抢锁。

• 加锁： setnx lock_key unique_value

  • 返回 1，说明 key 不存在，设置成功，得到锁。

  • 返回 0，说明 key 已存在，抢锁失败。

• 解锁： del lock_key

致命缺陷：死锁

如果持有锁的客户端进程崩溃，或服务器宕机，来不及执行 DEL，这个锁就会永远存在，所有其他客户端都会因为抢不到锁而永久阻塞。

第二阶段：原子加锁与过期——SET NX PX

为了解决死锁，直观的想法是给锁加一个“保质期”。但简单的先 SETNX 再 EXPIRE 是非原子操作，若在两个命令之间发生故障，死锁问题依旧。

于是，Redis 2.6.12 版本引入了扩展的 SET 命令，将加锁和设置超时合并为一个原子操作，彻底解决了死锁难题。

• 加锁：SET lock_key unique_value NX PX 30000
• 语义：仅当 lock_key 不存在（NX）时，设置其值为 unique_value 并在 30000 毫秒（PX）后过期。

进化成果：解决了死锁问题。

新问题：

1. 锁过期释放导致任务并发：业务执行时间超过了锁的过期时间，锁自动释放，第二个客户端拿到锁。此时第一个客户端任务执行完，两个客户端就会同时操作共享资源。

2. 释放了别人的锁：客户端A 任务超时，锁自动过期。客户端B 拿到锁。此时客户端A完成任务，执行 DEL lock_key，却把 客户端B 持有的锁给删除了。

第三阶段：安全解锁——Lua 脚本

为了解决"释放别人锁"的问题，解锁时不能再盲目地 DEL，而是先核对自己的身份标识（unique_value），确认是自己的锁，再删除。为了保证 核对 和 删除 两步的原子性，必须使用 Lua 脚本。

• 安全解锁脚本

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

客户端调用时传入 lock_key 和 unique_value。Redis 会原子地执行这个脚本。

进化成果：解决了锁被它人误删的问题。

悬而未决的问题：

锁过期时间过长或过短的矛盾依然存在，即业务超时导致多个客户端并发持有锁的根本问题还没解决。

第四阶段：自动续期——看门狗机制

核心原理：

1、客户端加锁时，设置一个相对较短的初始过期时间（例如30秒）。

2、同时启动一个后台守护线程（看门狗，Watchdog）。

3、只要客户端还在运行且锁未被显式释放，这个看门狗会定期（例如每10秒）向Redis发送命令，将锁的过期时间重新 续期 到初始值（30秒）。

4、当业务执行完毕，客户端显式释放锁，并告诉看门狗停止续期。

5、如果客户端机器突然宕机，看门狗随之消亡，锁在初始过期时间后自然失效，不会死锁。

进化成果：完美解决了"业务执行时间不确定"和"死锁"之间的矛盾。只要客户端活着，锁就一直是有效的。

代表实现：Redisson 是这一模式的典型代表，它将看门狗机制封装在内部，对开发者透明。

第五阶段：高可用下的脑裂——Redlock

上述所有方案都建立在单个 Redis 实例是绝对可靠的假设之上。但在主从架构中，如果主节点刚写入锁就立即宕机，而数据还未同步到从节点，新晋升的主节点会丢失这把锁，导致其他客户端再次获得锁，出现锁丢失。

为了解决主从切换带来的安全性问题，Redis 作者 Antirez 提出了 Redlock（红锁）算法。

核心思想：不在一个实例上排队，而是去中心化地在大半个集群中"投票"。

执行步骤：

1、客户端获取当前毫秒时间戳。

2、依次向 N 个完全独立的 Redis 主节点（通常是 5 个）请求加锁。每次请求有极短的超时时间（远小于锁有效期）。

3、客户端计算总耗时。当且仅当在 大多数节点（(N/2+1)）上成功加锁，且总耗时小于锁的有效期时，才认为最终加锁成功。

4、锁的真正有效期 = 初始有效期 - 总耗时。

5、如果加锁失败，客户端会向所有节点发送解锁请求。

争议与现状：

Redlock 一经提出便引发了巨大争议，分布式系统专家 Martin Kleppmann 认为它"不安全"，其依赖系统时钟的论证存在缺陷。尽管如此，Redlock 的思想仍是主流方案之一，部分 Java 客户端（如 Redisson）也提供了 RedissonRedLock 的实现。