面试题：Redis读写锁分离机制中如何判断写锁是否已被获取

Question

在Redis读写锁分离机制下，阐述你所知道的判断写锁是否已被成功获取的方法，并且说明如果获取失败通常有哪些处理策略。

Answer 1

判断写锁是否成功获取的方法

1. SETNX（SET if Not eXists）命令：使用SETNX key value命令尝试设置一个特定的键值对，如果键不存在则设置成功并返回1，表示获取写锁成功；如果键已存在则返回0，表示获取写锁失败。示例代码（以Python和redis - py库为例）：

import redis

r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db = 0)
lock_acquired = r.setnx('write_lock_key', 'lock_value')
if lock_acquired:
    print('成功获取写锁')
else:
    print('获取写锁失败')

2. 使用Lua脚本：通过Lua脚本来确保获取锁操作的原子性。例如，在Lua脚本中使用SETNX命令，并且可以设置锁的过期时间，防止死锁。示例Lua脚本如下：

if (redis.call('SETNX', KEYS[1], ARGV[1]) == 1) then
    redis.call('EXPIRE', KEYS[1], ARGV[2])
    return 1
else
    return 0
end

在Python中调用该Lua脚本的示例：

import redis

r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db = 0)
script = """
if (redis.call('SETNX', KEYS[1], ARGV[1]) == 1) then
    redis.call('EXPIRE', KEYS[1], ARGV[2])
    return 1
else
    return 0
end
"""
sha = r.script_load(script)
lock_acquired = r.evalsha(sha, 1, 'write_lock_key', 'lock_value', 30)
if lock_acquired:
    print('成功获取写锁')
else:
    print('获取写锁失败')

获取失败的处理策略

1. 重试策略：
   • 固定时间间隔重试：在获取写锁失败后，等待一段固定的时间（例如100毫秒），然后再次尝试获取写锁。示例代码如下：

import time
import redis

r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db = 0)
while True:
    lock_acquired = r.setnx('write_lock_key', 'lock_value')
    if lock_acquired:
        print('成功获取写锁')
        break
    else:
        print('获取写锁失败，100毫秒后重试')
        time.sleep(0.1)

- **指数退避重试**：每次重试的时间间隔以指数方式增长（例如从100毫秒开始，每次翻倍），避免在高并发场景下大量客户端同时重试导致的网络拥塞。示例代码如下：

import time
import redis

r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db = 0)
retry_delay = 0.1
while True:
    lock_acquired = r.setnx('write_lock_key', 'lock_value')
    if lock_acquired:
        print('成功获取写锁')
        break
    else:
        print(f'获取写锁失败，{retry_delay * 1000}毫秒后重试')
        time.sleep(retry_delay)
        retry_delay *= 2

2. 队列等待策略：将获取写锁失败的请求放入一个队列（如Redis的List数据结构）中，当持有写锁的客户端释放锁后，从队列中取出一个请求并通知其重新尝试获取写锁。示例代码（使用Python和redis - py库模拟）：

import redis

r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db = 0)
# 模拟获取写锁失败，将请求放入队列
r.rpush('write_lock_queue', 'client_id_1')
# 持有写锁的客户端释放锁后，从队列中取出一个请求
client_id = r.lpop('write_lock_queue')
if client_id:
    # 通知该客户端重新尝试获取写锁
    print(f'通知{client_id.decode()}重新尝试获取写锁')

3. 放弃策略：在多次尝试获取写锁失败后，直接放弃获取写锁的操作，并向调用方返回错误信息，告知获取写锁失败。例如在上述重试代码中添加最大重试次数限制：

import time
import redis

r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db = 0)
retry_delay = 0.1
max_retries = 5
retries = 0
while retries < max_retries:
    lock_acquired = r.setnx('write_lock_key', 'lock_value')
    if lock_acquired:
        print('成功获取写锁')
        break
    else:
        print(f'获取写锁失败，{retry_delay * 1000}毫秒后重试')
        time.sleep(retry_delay)
        retry_delay *= 2
        retries += 1
if retries == max_retries:
    print('达到最大重试次数，放弃获取写锁')