面试题：Redis中SETNX与EXPIRE组合实现分布式锁存在什么性能瓶颈

Question

请详细阐述在使用Redis的SETNX命令设置锁，再搭配EXPIRE命令设置过期时间来实现分布式锁时，可能会面临哪些性能方面的瓶颈。

Answer 1

网络延迟问题

1. 多次网络请求开销：使用 SETNX 命令设置锁，再搭配 EXPIRE 命令设置过期时间，这需要两次网络请求。每次网络请求都存在一定的延迟，在高并发场景下，多次网络请求带来的延迟累积可能会严重影响系统性能。如果 Redis 服务器与应用服务器网络状况不佳，如存在丢包、带宽不足等情况，这种延迟对性能的影响会更加明显。
2. 原子性受影响：由于是两次命令操作，理论上在 SETNX 成功后、EXPIRE 执行前，可能会出现程序崩溃等异常情况，导致锁没有设置过期时间，从而出现死锁。虽然可以通过使用 Lua 脚本来保证这两个操作的原子性，但这又引入了额外的网络开销，因为需要将 Lua 脚本发送到 Redis 服务器执行。

锁竞争问题

1. 大量请求等待：在高并发场景下，当多个客户端同时尝试获取锁时，只有一个客户端能成功获取锁，其他客户端需要不断重试。这些重试操作会占用大量的系统资源，包括 CPU、网络带宽等，导致系统整体性能下降。而且随着并发量的增加，重试次数会急剧上升，进一步加重系统负担。
2. 锁的粒度问题：如果锁的粒度设置得过大，例如对整个业务模块加锁，那么在该模块内即使不同操作之间没有实际的资源竞争，也会因为锁的存在而导致并发性能降低。相反，如果锁的粒度设置得过小，又可能会出现并发访问共享资源时的不一致问题，同时也会增加锁的管理开销。

过期时间设置问题

1. 过期时间过短：如果设置的过期时间过短，可能会导致业务逻辑还未执行完，锁就已经过期，其他客户端获取到锁并开始执行相同逻辑，从而引发数据不一致等问题。为了避免这种情况，可能需要适当延长过期时间，但这又会降低系统的并发性能，因为在锁被占用的较长时间内，其他客户端都无法获取锁。
2. 过期时间过长：设置过长的过期时间，会使得在持有锁的客户端出现异常（如崩溃）时，很长时间内其他客户端都无法获取锁，导致资源长时间被占用，影响系统整体的并发处理能力。同时，过长的过期时间也会增加锁冲突的概率，降低系统性能。

Redis 性能瓶颈

1. 单线程模型：Redis 是单线程模型，虽然在处理简单命令时性能很高，但在高并发场景下，大量的锁操作（如 SETNX 和 EXPIRE）会占用 Redis 的处理时间，导致其他命令的处理延迟增加。当系统中存在大量分布式锁操作时，可能会使 Redis 成为整个系统的性能瓶颈。
2. 内存使用：如果系统中存在大量的分布式锁，每个锁都需要占用一定的内存空间来存储锁的状态等信息。随着锁数量的增加，Redis 的内存使用量会不断上升，可能会导致 Redis 服务器内存不足，进而影响系统性能，甚至出现 Redis 服务崩溃的情况。