面试题：Redis分布式锁多命令原子性：Lua脚本应用

Question

使用Lua脚本来保障Redis分布式锁多命令操作的原子性是一种常见方法。请编写一个Lua脚本，实现一个简单的分布式锁加锁和解锁操作，要求考虑锁的持有标识、过期时间等因素，并解释脚本中每条命令的作用及为什么Lua脚本可以保证原子性。

Answer 1

Lua脚本实现分布式锁加锁和解锁操作

-- 加锁操作
-- KEYS[1] 是锁的键名
-- ARGV[1] 是锁的持有标识（例如UUID）
-- ARGV[2] 是锁的过期时间（单位：秒）
if (redis.call('SETNX', KEYS[1], ARGV[1]) == 1) then
    redis.call('EXPIRE', KEYS[1], ARGV[2])
    return 1
else
    return 0
end

-- 解锁操作
-- KEYS[1] 是锁的键名
-- ARGV[1] 是锁的持有标识（例如UUID）
if (redis.call('GET', KEYS[1]) == ARGV[1]) then
    return redis.call('DEL', KEYS[1])
else
    return 0
end

脚本中命令作用解释

1. 加锁部分：
   • redis.call('SETNX', KEYS[1], ARGV[1])：SETNX 命令是 SET if Not eXists 的缩写，即只有当指定的键不存在时，才会设置键的值。这里尝试将锁的键 KEYS[1] 设置为持有标识 ARGV[1]，如果设置成功（返回1），表示获取到锁；如果设置失败（返回0），表示锁已被其他客户端持有。
   • redis.call('EXPIRE', KEYS[1], ARGV[2])：为获取到的锁设置过期时间 ARGV[2]（单位：秒），防止锁在持有客户端出现异常时一直不释放。
2. 解锁部分：
   • redis.call('GET', KEYS[1])：获取锁的键 KEYS[1] 的值，用于判断当前锁是否是自己持有。
   • if (redis.call('GET', KEYS[1]) == ARGV[1])：判断当前锁的值是否与自己的持有标识 ARGV[1] 相等，如果相等，表示是自己持有的锁，可以进行解锁操作。
   • return redis.call('DEL', KEYS[1])：删除锁的键，释放锁。

Lua脚本保证原子性的原因

1. Redis单线程模型：Redis是单线程执行命令的，在执行Lua脚本时，Redis会将整个Lua脚本作为一个整体来执行，期间不会被其他命令打断。这就保证了Lua脚本中多条命令的执行是原子性的，要么全部执行成功，要么全部不执行。
2. Lua脚本的执行机制：Redis将Lua脚本的执行过程封装成一个原子操作，在脚本执行期间，Redis不会处理其他客户端的请求，直到脚本执行完毕。这样就避免了在执行多命令操作时，因为其他客户端的干扰而导致数据不一致的问题。