Redis 并发, 锁, 竞争锁问题.

Redis并发问题

Redis为单进程单线程模式，采用队列模式将并发访问变为串行访问。Redis自己没有锁的概念，Redis对于多个客户端链接并不存在竞争，可是在Jedis客户端对Redis进行并发访问时会发生链接超时、数据转换错误、阻塞、客户端关闭链接等问题，这些问题均是因为客户端链接混乱形成。对此有2种解决方法：

1.客户端角度，为保证每一个客户端间正常有序与Redis进行通讯，对链接进行池化，同时对客户端读写Redis操做采用内部锁synchronized。

2.服务器角度，利用setnx实现锁。

对于第一种，须要应用程序本身处理资源的同步，可使用的方法比较通俗，可使用synchronized也可使用lock；第二种须要用到Redis的setnx命令，可是须要注意一些问题。

SETNX命令（SET if Not eXists）

语法：

SETNX key value

功能：
将 key 的值设为 value ，当且仅当 key 不存在；若给定的 key 已经存在，则 SETNX 不作任何动做。

时间复杂度：
O(1)
返回值：
设置成功，返回 1 。
设置失败，返回 0 。

模式：将 SETNX 用于加锁(locking)

SETNX 能够用做加锁原语(locking primitive)。好比说，要对关键字(key) foo 加锁，客户端能够尝试如下方式：

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

若是 SETNX 返回 1 ，说明客户端已经得到了锁， key 设置的unix时间则指定了锁失效的时间。以后客户端能够经过 DEL lock.foo 来释放锁。

若是 SETNX 返回 0 ，说明 key 已经被其余客户端上锁了。若是锁是非阻塞(non blocking lock)的，咱们能够选择返回调用，或者进入一个重试循环，直到成功得到锁或重试超时(timeout)。

可是已经证明仅仅使用SETNX加锁带有竞争条件，在特定的状况下会形成错误。

处理死锁(deadlock)

上面的锁算法有一个问题：若是由于客户端失败、崩溃或其余缘由致使没有办法释放锁的话，怎么办？

这种情况能够经过检测发现——由于上锁的 key 保存的是 unix 时间戳，假如 key 值的时间戳小于当前的时间戳，表示锁已经再也不有效。

可是，当有多个客户端同时检测一个锁是否过时并尝试释放它的时候，咱们不能简单粗暴地删除死锁的 key ，再用 SETNX 上锁，由于这时竞争条件(race condition)已经造成了：

C1 和 C2 读取 lock.foo 并检查时间戳， SETNX 都返回 0 ，由于它已经被 C3 锁上了，但 C3 在上锁以后就崩溃(crashed)了。
C1 向 lock.foo 发送 DEL 命令。
C1 向 lock.foo 发送 SETNX 并成功。
C2 向 lock.foo 发送 DEL 命令。
C2 向 lock.foo 发送 SETNX 并成功。
出错：由于竞争条件的关系，C1 和 C2 两个都得到了锁。


幸亏，如下算法能够避免以上问题。来看看咱们聪明的 C4 客户端怎么办：

C4 向 lock.foo 发送 SETNX 命令。
由于崩溃掉的 C3 还锁着 lock.foo ，因此 Redis 向 C4 返回 0 。
C4 向 lock.foo 发送 GET 命令，查看 lock.foo 的锁是否过时。若是不，则休眠(sleep)一段时间，并在以后重试。
另外一方面，若是 lock.foo 内的 unix 时间戳比当前时间戳老，C4 执行如下命令：
GETSET lock.foo <current Unix timestamp + lock timeout + 1>

由于 GETSET 的做用，C4 能够检查看 GETSET 的返回值，肯定 lock.foo 以前储存的旧值还是那个过时时间戳，若是是的话，那么 C4 得到锁。
若是其余客户端，好比 C5，比 C4 更快地执行了 GETSET 操做并得到锁，那么 C4 的 GETSET 操做返回的就是一个未过时的时间戳(C5 设置的时间戳)。C4 只好从第一步开始重试。
注意，即使 C4 的 GETSET 操做对 key 进行了修改，这对将来也没什么影响。

这里假设锁key对应的value没有实际业务意义，不然会有问题，并且其实其value也确实不该该用在业务中。

为了让这个加锁算法更健壮，得到锁的客户端应该经常检查过时时间以避免锁因诸如 DEL 等命令的执行而被意外解开，由于客户端失败的状况很是复杂，不只仅是崩溃这么简单，还多是客户端由于某些操做被阻塞了至关长时间，紧接着 DEL 命令被尝试执行(但这时锁却在另外的客户端手上)。

GETSET命令

语法：

GETSET key value

功能：
将给定 key 的值设为 value ，并返回 key 的旧值(old value)。当 key 存在但不是字符串类型时，返回一个错误。

时间复杂度：
O(1)

返回值：
返回给定 key 的旧值；当 key 没有旧值时，也便是， key 不存在时，返回 nil 。

ref by

http://blog.csdn.net/hpb21/article/details/7893013

http://redis.readthedocs.org/en/latest/string/setnx.html