Redis 分布式锁设计 —— 分布式锁介绍

1 分布式锁的使用场景

分布式系统要访问共享资源，为了避免并发访问资源带来错误，我们为共享资源添加一把锁，让各个访问互斥，保证并发访问的安全性，这就是使用分布式锁的原因。

2 分布式锁的特性

一个可靠的分布式锁系统，应该满足以下三个最低保障：

1. 相互排斥。在任何场景下，只能有一个客户端能够持有分布式锁；
2. 避免死锁。即使已经获取分布式锁的客户端崩溃，其他的客户端也应该能够获取分布式锁；
3. 高可用性。锁服务（Redis 集群）是高可用的，当一个 Redis 结点出现问题，能够自动切换到另一个 Redis 结点。并且，即使客户端释放锁的代码逻辑出现问题，锁最终会被释放，不会影响其他线程对共享资源的访问。

在满足以上条件下，我们设计的分布式锁还满足以下特性：

1. 可重入性。一个线程获取分布式锁后，还可以再次获取锁；
2. 非阻塞。提供非阻塞接口（TryLock），如果获取不到锁，不会无限期等待；
3. 异步续约，Watch Dog 机制。如果操作共享资源的线程未执行完毕，Watch Dog 会不断地延长锁的过期时间，保证锁不会因为超时而被释放；
4. 锁失效通知。如果探测到分布式锁失效，能够通知到客户端；
5. 与本地锁相同的使用机制。分布式锁的使用方法与本地锁相同，提供与本地锁相同的抽象，即多线程争抢同一分布式锁对象的机制；
6. 对 Redis 服务的低请求量。分布式锁的实现优化了不必要的锁争抢，从而降低 Redis 服务端的压力。

接下来的章节，会根据以上介绍的分布式锁的基本特性，逐步介绍本分布式锁的设计与实现。