【Redis 】看門狗：分布式鎖的自動續期

在分布式系統的開發中，保證數據的一致性和避免并發沖突是至關重要的任務。Redis 作為一種廣泛使用的內存數據庫，提供了實現分布式鎖的有效手段。然而，傳統的 Redis 分布式鎖在設置了過期時間后，如果任務執行時間超過了鎖的有效期，就會出現鎖提前釋放，導致并發問題。為了解決這一難題，看門狗機制應運而生。

一、Redis 分布式鎖基礎回顧

Redis 分布式鎖通常基于 Redis 的單線程特性和原子操作來實現。最常見的方式是使用SET key value NX PX timeout命令。其中，NX表示只有當key不存在時才進行設置操作，保證了鎖的唯一性；PX timeout則設置了鎖的過期時間（單位為毫秒），防止因程序異常導致鎖無法釋放而產生死鎖。例如：

SET my_lock unique_value NX PX 30000

上述命令嘗試在 Redis 中設置一個名為my_lock的鎖，值為unique_value（通常是一個唯一標識，如線程 ID 或 UUID），并且設置鎖的過期時間為 30 秒。當一個客戶端成功執行該命令，就表示它獲取到了鎖。在任務完成后，客戶端需要通過DEL命令釋放鎖：

DEL my_lock

但這里存在一個問題，如果任務執行時間超過了 30 秒，鎖會自動過期并被 Redis 刪除，此時其他客戶端就有可能獲取到同一把鎖，導致并發安全問題。

二、看門狗機制原理

看門狗（Watchdog）機制是一種用于自動延長 Redis 分布式鎖有效期的解決方案。其核心思想是在持有鎖的線程或進程內，啟動一個后臺線程（或定時任務），定期檢查鎖是否仍然由當前持有者持有。如果是，則通過 Redis 的PEXPIRE命令延長鎖的過期時間，從而避免鎖在任務執行過程中提前過期。

具體來說，當一個客戶端成功獲取到 Redis 分布式鎖后，看門狗線程開始啟動。該線程會按照一定的時間間隔（通常是鎖過期時間的一部分，如 1/3 或 1/2）檢查鎖的狀態。例如，如果鎖的初始過期時間設置為 30 秒，看門狗線程可能每隔 10 秒檢查一次。在每次檢查時，它會執行類似于以下的操作：

# 檢查鎖是否仍由當前客戶端持有（假設鎖的值為unique_value）if redis.call('GET', 'my_lock') == 'unique_value' then# 延長鎖的過期時間redis.call('PEXPIRE','my_lock', 30000)end

上述邏輯可以通過 Redis 的 Lua 腳本來實現，以確保檢查和續期操作的原子性。這樣，只要持有鎖的任務還在執行，看門狗就會持續為鎖續期，直到任務完成并釋放鎖。

三、

Redisson 中的看門狗實現及示例代碼（Golang 版）?

在 Golang 生態中，雖然沒有 Java 中 Redisson 那樣原生的庫，但可以通過go-redis客戶端結合相關邏輯實現類似功能。以下是基于go-redis的示例代碼：?

（一）引入依賴?

首先需要安裝go-redis客戶端：

go get github.com/go-redis/redis/v8

（二）golang代碼示例

以下是一個使用 Redisson 實現分布式鎖并利用看門狗自動續期的 Java 示例代碼：

package mainimport (context"me"hub.com/go-redis/redis/v8"ithub.com/google/uuid"
)var ctx = context.Background()func main() {配置Redis客戶端b := redis.NewClient(&redis.Options{ddr:     "localhost:6379",assword: "", // 無密碼0,  // 默認DB分布式鎖Key := "my_distributed_lock"唯一標識ueValue := uuid.New().String()嘗試獲取鎖，設置過期時間30秒kSuccess, err := rdb.SetNX(ctx, lockKey, uniqueValue, 30*time.Second).Result()r != nil {t.Printf("獲取鎖失敗：%v\n", err)nlockSuccess {Println("獲取鎖失敗，鎖已被持有")nr func() {釋放鎖的Lua腳本leaseScript := `dis.call('GET', KEYS[1]) == ARGV[1] thenn redis.call('DEL', KEYS[1])ern 0d執行釋放鎖操作Eval(ctx, releaseScript, []string{lockKey}, uniqueValue)mt.Println("鎖已釋放")Println("獲取到鎖，開始執行業務邏輯...")看門狗協程自動續期Chan := make(chan struct{})go func() {ticker := time.NewTicker(10 * time.Second) // 每隔10秒檢查一次defer ticker.Stop()for {select {case <-ticker.C:// 檢查鎖是否仍由當前客戶端持有val, err := rdb.Get(ctx, lockKey).Result()if err != nil || val != uniqueValue {// 鎖已釋放或不屬于當前客戶端，停止續期return}// 續期30秒rdb.Expire(ctx, lockKey, 30*time.Second)fmt.Println("看門狗：鎖已續期")case <-stopChan:// 收到停止信號，退出return}}}()// 模擬業務邏輯執行（60秒）time.Sleep(60 * time.Second)fmt.Println("業務邏輯執行完畢")// 通知看門狗停止close(stopChan)// 關閉Redis客戶端rdb.Close()
}   stop  // 啟動    }()

在上述代碼中：?

使用go-redis客戶端連接 Redis 服務器，并通過SetNX方法獲取分布式鎖，SetNX對應 Redis 的SET NX命令，第三個參數為過期時間。?

生成 UUID 作為鎖的唯一標識，確保釋放鎖時的安全性。?

獲取鎖成功后，啟動一個看門狗協程，通過定時器每隔 10 秒檢查一次鎖的狀態。如果鎖仍由當前客戶端持有（通過對比 value 值），則調用Expire方法延長鎖的過期時間。?

使用defer語句確保業務邏輯執行完畢后釋放鎖，釋放鎖通過 Lua 腳本實現，保證原子性。?

模擬 60 秒的業務邏輯執行，期間看門狗會自動續期，避免鎖提前過期。?

（三）優勢說明?

自動續期：通過 Golang 的協程和定時器實現看門狗功能，自動延長鎖的有效期。?

安全性：使用 UUID 作為唯一標識，結合 Lua 腳本釋放鎖，避免誤釋放其他客戶端的鎖。?

簡潔高效：基于go-redis客戶端，代碼簡潔，性能高效。

四、

手動實現看門狗機制示例（純 Golang 原生邏輯）?

如果不依賴第三方庫，也可以通過 Golang 的net/http包中的 Redis 客戶端相關邏輯手動實現，但實際開發中建議使用成熟的go-redis客戶端。以下是更貼近手動實現思想的示例：

package mainimport ("context""fmt""time""github.com/go-redis/redis/v8""github.com/google/uuid"
)var ctx = context.Background()// acquireLock 獲取分布式鎖
func acquireLock(rdb *redis.Client, lockKey, uniqueValue string, expireTime time.Duration) (bool, error) {return rdb.SetNX(ctx, lockKey, uniqueValue, expireTime).Result()
}// releaseLock 釋放分布式鎖
func releaseLock(rdb *redis.Client, lockKey, uniqueValue string) error {releaseScript := `if redis.call('GET', KEYS[1]) == ARGV[1] thenreturn redis.call('DEL', KEYS[1])elsereturn 0end`_, err := rdb.Eval(ctx, releaseScript, []string{lockKey}, uniqueValue).Result()return err
}// watchdog 看門狗協程，定期續期
func watchdog(rdb *redis.Client, lockKey, uniqueValue string, expireTime time.Duration, stopChan <-chan struct{}) {ticker := time.NewTicker(expireTime / 3) // 每隔過期時間的1/3檢查一次defer ticker.Stop()for {select {case <-ticker.C:val, err := rdb.Get(ctx, lockKey).Result()if err != nil || val != uniqueValue {return}// 續期rdb.Expire(ctx, lockKey, expireTime)fmt.Println("看門狗：鎖已續期")case <-stopChan:return}}
}func main() {rdb := redis.NewClient(&redis.Options{Addr: "localhost:6379",})defer rdb.Close()lockKey := "my_distributed_lock"uniqueValue := uuid.New().String()expireTime := 30 * time.Second// 獲取鎖lockSuccess, err := acquireLock(rdb, lockKey, uniqueValue, expireTime)if err != nil || !lockSuccess {fmt.Println("獲取鎖失敗")return}defer releaseLock(rdb, lockKey, uniqueValue)defer fmt.Println("鎖已釋放")fmt.Println("獲取到鎖，開始執行業務邏輯...")// 啟動看門狗stopChan := make(chan struct{})go watchdog(rdb, lockKey, uniqueValue, expireTime, stopChan)// 模擬業務邏輯time.Sleep(60 * time.Second)fmt.Println("業務邏輯執行完畢")// 停止看門狗close(stopChan)
}

在這個示例中：