面试题：Redis锁在复杂MySQL云环境架构中的故障处理与一致性保障

分析故障原因
- 锁丢失：可能由于网络延迟，Redis实例之间数据同步不及时，导致主从切换时锁数据丢失。比如主节点在未同步锁数据到从节点时就发生故障，新主节点没有该锁信息。
- 误释放：可能是客户端获取锁后，由于网络分区等原因，客户端认为锁已释放，但实际Redis还持有锁，其他客户端又获取到了锁。
设计机制
- 基于分布式事务的锁机制
  - 使用XA协议：在MySQL和Redis中引入XA事务。MySQL作为事务协调者，当需要加锁时，先在MySQL中开启XA事务，然后向Redis发送加锁指令。如果Redis加锁成功，MySQL提交XA事务；如果加锁失败，MySQL回滚XA事务。这样能保证MySQL数据和Redis锁状态的一致性。
  - 代码示例（以Java为例，基于JDBC和Jedis）：

import javax.sql.XAConnection;
import javax.transaction.xa.XAResource;
import javax.transaction.xa.Xid;
import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.SQLException;
import redis.clients.jedis.Jedis;

public class DistributedLock {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // MySQL XA连接
            XAConnection mysqlXAConn = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://mysql - host:3306/mydb", "user", "password").unwrap(XAConnection.class);
            Connection mysqlConn = mysqlXAConn.getConnection();
            XAResource mysqlXARes = mysqlXAConn.getXAResource();
            Xid mysqlXid = createXid();

            // Redis连接
            Jedis jedis = new Jedis("redis - host", 6379);

            // 开启MySQL XA事务
            mysqlXARes.start(mysqlXid, XAResource.TMNOFLAGS);
            // Redis加锁
            String lockValue = "unique - value";
            String result = jedis.set("lock - key", lockValue, "NX", "EX", 30);
            if ("OK".equals(result)) {
                // Redis加锁成功，提交MySQL XA事务
                mysqlXARes.end(mysqlXid, XAResource.TMSUCCESS);
                mysqlXARes.prepare(mysqlXid);
                mysqlXARes.commit(mysqlXid, true);
            } else {
                // Redis加锁失败，回滚MySQL XA事务
                mysqlXARes.end(mysqlXid, XAResource.TMFAIL);
                mysqlXARes.rollback(mysqlXid);
            }

            // 关闭连接
            jedis.close();
            mysqlConn.close();
            mysqlXAConn.close();
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private static Xid createXid() {
        // 简单生成Xid示例
        byte[] formatId = new byte[]{1, 2, 3};
        byte[] gtrid = new byte[]{4, 5, 6};
        byte[] bqual = new byte[]{7, 8, 9};
        return new Xid() {
            @Override
            public int getFormatId() {
                return 1234;
            }

            @Override
            public byte[] getGlobalTransactionId() {
                return gtrid;
            }

            @Override
            public byte[] getBranchQualifier() {
                return bqual;
            }
        };
    }
}

使用Redlock算法改进
- 多Redis实例：选择多个相互独立的Redis实例（例如5个）。当加锁时，客户端向多数（至少3个）Redis实例发送加锁请求。如果多数实例加锁成功，则认为加锁成功；否则加锁失败。解锁时，向所有实例发送解锁请求。
- 解决故障恢复：每个Redis实例设置合理的锁过期时间，防止客户端崩溃未解锁导致死锁。同时，客户端在加锁成功后，定时向Redis实例发送心跳，保持锁的有效性。若网络故障恢复，客户端重新向Redis实例发送心跳，重新确认锁的状态。
引入Zookeeper辅助
- Zookeeper监控：利用Zookeeper的强一致性和顺序性，在Zookeeper中创建临时节点来表示锁状态。当客户端获取Redis锁时，同时在Zookeeper中创建临时节点。如果Redis锁丢失，客户端可以通过检查Zookeeper中的节点状态来重新获取锁。
- 故障恢复策略：如果发生网络分区，Zookeeper可以通过选举机制保证数据一致性。当网络恢复后，客户端根据Zookeeper中的锁状态，重新调整Redis锁状态，使系统快速恢复正常加锁解锁操作。例如，客户端在Zookeeper中注册监听器，当锁相关节点状态变化时，客户端收到通知，重新获取Redis锁。

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知识考点

面试题答案