锁解开Redis读卡死锁之谜(redis读卡死)

锁解开Redis读卡死锁之谜

在应用程序开发过程中,经常会遇到并发读写数据的场景,为了保证数据一致性和安全,我们使用锁的方式来协调多个线程之间的访问。然而,锁本身也会带来一些问题,如死锁和饥饿等。

在使用Redis作为锁的基础设施时,我们发现了一种奇怪的现象:读卡死锁。简单来说,当一个线程读取Redis中的值时,如果读取的值是空或者不存在,那么这个线程就会被卡在这里,进而导致其他线程无法正常访问这个键,形成死锁。

下面,我们将介绍这个问题的原因和解决方法。

原因分析

Redis提供了两种类型的锁:普通锁和自旋锁。普通锁在加锁时,如果已经被其他线程占用,则当前线程会一直等待直到锁被释放。自旋锁则是在加锁时不停地尝试获取锁,直到成功为止。自旋锁的优势是减少上下文切换的次数和等待时间,因此在高并发的场景下更加适用。

但是,使用普通锁和自旋锁都可能会导致读卡死锁。这是因为Redis是单线程的,虽然它能够处理并发的请求,但是无法同时处理多个请求。当一个请求被卡住时,其他请求会被阻塞,导致整个服务不可用。

具体来说,读卡死锁的发生机制如下:

1. 线程A尝试获取锁,但是锁已经被线程B占用。

2. 线程A进入等待状态,在等待期间,线程B释放锁。

3. 线程C尝试读取键值,发现键值不存在,因此将读取请求发送给Redis。

4. Redis将读取请求放入队列中等待处理。

5. 线程A获取到锁,开始执行相应的操作,其中的一个操作是设置键值。

6. Redis从队列中取出读取请求并处理,返回空值给线程C。

7. 线程C得到空值后离开Redis,但是由于此时键已经存在,线程C会再次发送读取请求。

8. Redis再次将读取请求放入队列中等待处理。

9. 由于线程A正在使用这个键,线程C一直等待直到超时,从而导致读卡死锁。

解决方法

为了解决读卡死锁问题,我们需要引入一个新的机制:Redis的watch命令。

watch命令可以用来监视一个或多个键值,当监视的键值被更改时,这个命令会返回一个错误码。我们可以利用watch命令来解决读卡死锁问题,具体步骤如下:

1. 线程A使用watch命令监视键值。

2. 线程A尝试获取锁,如果成功,则继续执行相应的操作,其中一个操作是设置键值。

3. 在锁被释放之前,线程A使用multi命令开启一个事务。

4. 线程A在事务中执行相应的操作,其中的一个操作是获取键值。

5. 如果获取的键值为空或者不存在,那么线程A使用exec命令提交事务。

6. 如果获取的键值不为空,那么线程A取消事务,并重新使用watch命令监视键值。

7. 在事务执行期间,如果有其他线程尝试修改所监视的键值,那么watch命令会返回错误码。

8. 在接收到错误码后,我们可以回到第2步重新尝试获取锁和执行操作。

通过引入watch命令,我们可以保证线程A在获取锁之前,监视键值并防止其他线程修改它。如果获取的键值为空或不存在,那么我们可以在事务中使用exec命令提交所有的操作,这样就能避免对其他线程的干扰。

下面是使用Redis的Python示例代码:

“`python

import redis

class RedisLock:

def __init__(self, redis_conn, key, timeout=10):

self.redis_conn = redis_conn

self.key = key

self.timeout = timeout

self.locked = False

def acquire(self):

while not self.locked:

try:

# 使用watch命令监视键值

self.redis_conn.watch(self.key)

# 尝试获取锁

val = self.redis_conn.get(self.key)

if val is None:

# 键值为空或不存在,开始事务

transaction = self.redis_conn.multi()

transaction.set(self.key, ‘1’)

# 提交事务

transaction.execute()

self.locked = True

else:

# 取消事务,并重新监视键值

self.redis_conn.unwatch()

except redis.exceptions.WatchError:

# watch命令返回错误码,重新尝试获取锁

pass

def release(self):

if self.locked:

self.redis_conn.delete(self.key)

self.locked = False

# 使用示例

redis_conn = redis.Redis(host=’localhost’, port=6379)

lock = RedisLock(redis_conn, ‘mykey’)

lock.acquire()

# 执行相应的操作

lock.release()


以上就是解决Redis读卡死锁问题的方法。通过引入watch命令,我们可以避免在读取不存在的键值时发生卡住的情况,保证线程的正常执行。当然,在实际的开发中,我们还需要根据具体的业务场景来选择使用普通锁或自旋锁,并进行相应的优化。

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