面试题：缓存设计之Redis分布式锁的高可用与性能优化

保证锁可靠性的措施

使用SETNX + EX（PX）组合：使用SET key value NX EX seconds（或SET key value NX PX milliseconds）命令。SETNX确保只有在键不存在时才设置值，实现互斥；EX（或PX）设置锁的过期时间，防止死锁。
UUID防误解锁：每个获取锁的客户端生成一个唯一的UUID作为锁的值。解锁时，先检查锁的值是否与自己的UUID一致，只有一致时才执行删除操作，防止误删其他客户端的锁。可以使用Lua脚本来保证检查和删除操作的原子性，如：

if redis.call("GET", KEYS[1]) == ARGV[1] then
    return redis.call("DEL", KEYS[1])
else
    return 0
end

多节点部署（Redlock算法）：对于网络抖动和节点故障，采用Redlock算法。它基于多个独立的Redis节点，客户端需在大多数（N/2 + 1，N为节点总数）节点上成功获取锁才算获取成功。释放锁时，需要向所有节点发送释放锁的请求。示例代码（Python + redlock-py库）：

from redlock import Redlock

# 定义Redis节点
redis_client1 = Redis(host='localhost', port=6379)
redis_client2 = Redis(host='localhost', port=6380)
redis_client3 = Redis(host='localhost', port=6381)

redlock = Redlock([redis_client1, redis_client2, redis_client3])
lock = redlock.lock("resource_name", 1000)  # 尝试获取锁，锁持有时间1000毫秒
if lock:
    try:
        # 执行业务逻辑
        pass
    finally:
        redlock.unlock(lock)  # 释放锁

优化性能的措施

减少网络开销：尽量减少获取和释放锁的网络请求次数。可以批量处理一些操作，避免频繁的锁获取和释放。
合理设置过期时间：根据业务实际情况合理设置锁的过期时间，避免过期时间过长导致性能下降，或过短导致锁频繁失效。对于一些复杂且耗时较长的业务，可以在锁快要过期时，使用Lua脚本进行续期操作。
使用连接池：在客户端使用连接池来管理与Redis的连接，减少连接创建和销毁的开销，提高并发性能。例如在Java中使用Jedis连接池：

JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();
JedisPool jedisPool = new JedisPool(config, "localhost", 6379);
try (Jedis jedis = jedisPool.getResource()) {
    String result = jedis.set("lock_key", "lock_value", "NX", "EX", 10);
    if ("OK".equals(result)) {
        // 获取锁成功，执行业务逻辑
    }
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    jedisPool.close();
}

采用异步操作：在释放锁等操作时，可以考虑使用异步方式，减少主线程等待时间，提高整体性能。例如在Node.js中使用async和await结合redis模块实现异步释放锁：

const redis = require('redis');
const client = redis.createClient();

async function releaseLock(key, value) {
    const script = `if redis.call("GET", KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call("DEL", KEYS[1]) else return 0 end`;
    return new Promise((resolve, reject) => {
        client.eval(script, 1, key, value, (err, reply) => {
            if (err) {
                reject(err);
            } else {
                resolve(reply);
            }
        });
    });
}

// 获取锁并执行业务逻辑后，异步释放锁
releaseLock('lock_key', 'lock_value').then(() => {
    console.log('锁已成功释放');
}).catch((err) => {
    console.error('释放锁失败', err);
});

面试题：缓存设计之Redis分布式锁的高可用与性能优化

知识考点

面试题答案

保证锁可靠性的措施

优化性能的措施