谈谈Redis的SETNX

谈谈Redis的SETNX
发表于2015-09-14	

在 Redis 里，所谓 SETNX，是「SET if Not eXists」的缩写，也就是只有不存在的时候才设置，能够利用它来实现锁的效果，不过不少人没有意识到 SETNX 有陷阱！

好比说：某个查询数据库的接口，由于调用量比较大，因此加了缓存，并设定缓存过时后刷新，问题是当并发量比较大的时候，若是没有锁机制，那么缓存过时的瞬间，大量并发请求会穿透缓存直接查询数据库，形成雪崩效应，若是有锁机制，那么就能够控制只有一个请求去更新缓存，其它的请求视状况要么等待，要么使用过时的缓存。

下面以目前 PHP 社区里最流行的 PHPRedis 扩展为例，实现一段演示代码：

<?php

$ok = $redis->setNX($key, $value);

if ($ok) {
    $cache->update();
    $redis->del($key);
}

?>

缓存过时时，经过 SetNX  获取锁，若是成功了，那么更新缓存，而后删除锁。看上去逻辑很是简单，惋惜有问题：若是请求执行由于某些缘由意外退出了，致使建立了锁可是没有删除锁，那么这个锁将一直存在，以致于之后缓存再也得不到更新。因而乎咱们须要给锁加一个过时时间以防不测：

<?php

$redis->multi();
$redis->setNX($key, $value);
$redis->expire($key, $ttl);
$redis->exec();

?>

由于 SetNX 不具有设置过时时间的功能，因此咱们须要借助 Expire 来设置，同时咱们须要把二者用 Multi/Exec 包裹起来以确保请求的原子性，以避免 SetNX 成功了 Expire 却失败了。 惋惜还有问题：当多个请求到达时，虽然只有一个请求的 SetNX 能够成功，可是任何一个请求的 Expire 却均可以成功，如此就意味着即使获取不到锁，也能够刷新过时时间，若是请求比较密集的话，那么过时时间会一直被刷新，致使锁一直有效。因而乎咱们须要在保证原子性的同时，有条件的执行 Expire，接着便有了以下 Lua 代码：

local key   = KEYS[1]
local value = KEYS[2]
local ttl   = KEYS[3]

local ok = redis.call('setnx', key, value)
 
if ok == 1 then
  redis.call('expire', key, ttl)
end
 
return ok

没想到实现一个看起来很简单的功能还要用到 Lua 脚本，着实有些麻烦。其实 Redis 已经考虑到了你们的疾苦，从 2.6.12 起，SET 涵盖了 SETEX 的功能，而且 SET 自己已经包含了设置过时时间的功能，也就是说，咱们前面须要的功能只用 SET 就能够实现。

<?php

$ok = $redis->set($key, $value, array('nx', 'ex' => $ttl));

if ($ok) {
    $cache->update();
    $redis->del($key);
}

?>

如上代码是完美的吗？答案是还差一点！设想一下，若是一个请求更新缓存的时间比较长，甚至比锁的有效期还要长，致使在缓存更新过程当中，锁就失效了，此时另外一个请求会获取锁，但前一个请求在缓存更新完毕的时候，若是不加以判断直接删除锁，就会出现误删除其它请求建立的锁的状况，因此咱们在建立锁的时候须要引入一个随机值：

<?php

$ok = $redis->set($key, $random, array('nx', 'ex' => $ttl));

if ($ok) {
    $cache->update();

    if ($redis->get($key) == $random) {
        $redis->del($key);
    }
}

?>

如此基本实现了单机锁，假如要实现分布锁，请参考：Distributed locks with Redis，这里就不深刻讨论了，总结：避免掉入 SETNX 陷阱的最好方法就是永远不要使用它！