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【Redis 】看门狗：分布式锁的自动续期

news 2025/7/18 6:50:07

在分布式系统的开发中，保证数据的一致性和避免并发冲突是至关重要的任务。Redis 作为一种广泛使用的内存数据库，提供了实现分布式锁的有效手段。然而，传统的 Redis 分布式锁在设置了过期时间后，如果任务执行时间超过了锁的有效期，就会出现锁提前释放，导致并发问题。为了解决这一难题，看门狗机制应运而生。

一、Redis 分布式锁基础回顾

Redis 分布式锁通常基于 Redis 的单线程特性和原子操作来实现。最常见的方式是使用SET key value NX PX timeout命令。其中，NX表示只有当key不存在时才进行设置操作，保证了锁的唯一性；PX timeout则设置了锁的过期时间（单位为毫秒），防止因程序异常导致锁无法释放而产生死锁。例如：

SET my_lock unique_value NX PX 30000

上述命令尝试在 Redis 中设置一个名为my_lock的锁，值为unique_value（通常是一个唯一标识，如线程 ID 或 UUID），并且设置锁的过期时间为 30 秒。当一个客户端成功执行该命令，就表示它获取到了锁。在任务完成后，客户端需要通过DEL命令释放锁：

DEL my_lock

但这里存在一个问题，如果任务执行时间超过了 30 秒，锁会自动过期并被 Redis 删除，此时其他客户端就有可能获取到同一把锁，导致并发安全问题。

二、看门狗机制原理

看门狗（Watchdog）机制是一种用于自动延长 Redis 分布式锁有效期的解决方案。其核心思想是在持有锁的线程或进程内，启动一个后台线程（或定时任务），定期检查锁是否仍然由当前持有者持有。如果是，则通过 Redis 的PEXPIRE命令延长锁的过期时间，从而避免锁在任务执行过程中提前过期。

具体来说，当一个客户端成功获取到 Redis 分布式锁后，看门狗线程开始启动。该线程会按照一定的时间间隔（通常是锁过期时间的一部分，如 1/3 或 1/2）检查锁的状态。例如，如果锁的初始过期时间设置为 30 秒，看门狗线程可能每隔 10 秒检查一次。在每次检查时，它会执行类似于以下的操作：

# 检查锁是否仍由当前客户端持有（假设锁的值为unique_value）if redis.call('GET', 'my_lock') == 'unique_value' then# 延长锁的过期时间redis.call('PEXPIRE','my_lock', 30000)end

上述逻辑可以通过 Redis 的 Lua 脚本来实现，以确保检查和续期操作的原子性。这样，只要持有锁的任务还在执行，看门狗就会持续为锁续期，直到任务完成并释放锁。

三、

Redisson 中的看门狗实现及示例代码（Golang 版）

在 Golang 生态中，虽然没有 Java 中 Redisson 那样原生的库，但可以通过go-redis客户端结合相关逻辑实现类似功能。以下是基于go-redis的示例代码：

（一）引入依赖

首先需要安装go-redis客户端：

go get github.com/go-redis/redis/v8

（二）golang代码示例

以下是一个使用 Redisson 实现分布式锁并利用看门狗自动续期的 Java 示例代码：

package mainimport (context"me"hub.com/go-redis/redis/v8"ithub.com/google/uuid"
)var ctx = context.Background()func main() {配置Redis客户端b := redis.NewClient(&redis.Options{ddr:     "localhost:6379",assword: "", // 无密码0,  // 默认DB分布式锁Key := "my_distributed_lock"唯一标识ueValue := uuid.New().String()尝试获取锁，设置过期时间30秒kSuccess, err := rdb.SetNX(ctx, lockKey, uniqueValue, 30*time.Second).Result()r != nil {t.Printf("获取锁失败：%v\n", err)nlockSuccess {Println("获取锁失败，锁已被持有")nr func() {释放锁的Lua脚本leaseScript := `dis.call('GET', KEYS[1]) == ARGV[1] thenn redis.call('DEL', KEYS[1])ern 0d执行释放锁操作Eval(ctx, releaseScript, []string{lockKey}, uniqueValue)mt.Println("锁已释放")Println("获取到锁，开始执行业务逻辑...")看门狗协程自动续期Chan := make(chan struct{})go func() {ticker := time.NewTicker(10 * time.Second) // 每隔10秒检查一次defer ticker.Stop()for {select {case <-ticker.C:// 检查锁是否仍由当前客户端持有val, err := rdb.Get(ctx, lockKey).Result()if err != nil || val != uniqueValue {// 锁已释放或不属于当前客户端，停止续期return}// 续期30秒rdb.Expire(ctx, lockKey, 30*time.Second)fmt.Println("看门狗：锁已续期")case <-stopChan:// 收到停止信号，退出return}}}()// 模拟业务逻辑执行（60秒）time.Sleep(60 * time.Second)fmt.Println("业务逻辑执行完毕")// 通知看门狗停止close(stopChan)// 关闭Redis客户端rdb.Close()
}   stop  // 启动    }()

在上述代码中：

使用go-redis客户端连接 Redis 服务器，并通过SetNX方法获取分布式锁，SetNX对应 Redis 的SET NX命令，第三个参数为过期时间。

生成 UUID 作为锁的唯一标识，确保释放锁时的安全性。

获取锁成功后，启动一个看门狗协程，通过定时器每隔 10 秒检查一次锁的状态。如果锁仍由当前客户端持有（通过对比 value 值），则调用Expire方法延长锁的过期时间。

使用defer语句确保业务逻辑执行完毕后释放锁，释放锁通过 Lua 脚本实现，保证原子性。

模拟 60 秒的业务逻辑执行，期间看门狗会自动续期，避免锁提前过期。

（三）优势说明

自动续期：通过 Golang 的协程和定时器实现看门狗功能，自动延长锁的有效期。

安全性：使用 UUID 作为唯一标识，结合 Lua 脚本释放锁，避免误释放其他客户端的锁。

简洁高效：基于go-redis客户端，代码简洁，性能高效。

四、

手动实现看门狗机制示例（纯 Golang 原生逻辑）

如果不依赖第三方库，也可以通过 Golang 的net/http包中的 Redis 客户端相关逻辑手动实现，但实际开发中建议使用成熟的go-redis客户端。以下是更贴近手动实现思想的示例：

package mainimport ("context""fmt""time""github.com/go-redis/redis/v8""github.com/google/uuid"
)var ctx = context.Background()// acquireLock 获取分布式锁
func acquireLock(rdb *redis.Client, lockKey, uniqueValue string, expireTime time.Duration) (bool, error) {return rdb.SetNX(ctx, lockKey, uniqueValue, expireTime).Result()
}// releaseLock 释放分布式锁
func releaseLock(rdb *redis.Client, lockKey, uniqueValue string) error {releaseScript := `if redis.call('GET', KEYS[1]) == ARGV[1] thenreturn redis.call('DEL', KEYS[1])elsereturn 0end`_, err := rdb.Eval(ctx, releaseScript, []string{lockKey}, uniqueValue).Result()return err
}// watchdog 看门狗协程，定期续期
func watchdog(rdb *redis.Client, lockKey, uniqueValue string, expireTime time.Duration, stopChan <-chan struct{}) {ticker := time.NewTicker(expireTime / 3) // 每隔过期时间的1/3检查一次defer ticker.Stop()for {select {case <-ticker.C:val, err := rdb.Get(ctx, lockKey).Result()if err != nil || val != uniqueValue {return}// 续期rdb.Expire(ctx, lockKey, expireTime)fmt.Println("看门狗：锁已续期")case <-stopChan:return}}
}func main() {rdb := redis.NewClient(&redis.Options{Addr: "localhost:6379",})defer rdb.Close()lockKey := "my_distributed_lock"uniqueValue := uuid.New().String()expireTime := 30 * time.Second// 获取锁lockSuccess, err := acquireLock(rdb, lockKey, uniqueValue, expireTime)if err != nil || !lockSuccess {fmt.Println("获取锁失败")return}defer releaseLock(rdb, lockKey, uniqueValue)defer fmt.Println("锁已释放")fmt.Println("获取到锁，开始执行业务逻辑...")// 启动看门狗stopChan := make(chan struct{})go watchdog(rdb, lockKey, uniqueValue, expireTime, stopChan)// 模拟业务逻辑time.Sleep(60 * time.Second)fmt.Println("业务逻辑执行完毕")// 停止看门狗close(stopChan)
}

在这个示例中：