1. 什么是分布式锁
在分布式系统中，为了保证数据的一致性和安全性，我们需要对共享资源进行加锁。分布式锁是一种用于分布式编程中实现同步的锁机制，它的作用是在分布式系统环境下，实现对共享资源的互斥访问。而在Redis中，可以使用setnx命令实现分布式锁的简单机制。
2. Redis实现分布式锁的原理
2.1 setnx命令
setnx是Redis中的一个命令，用于在key不存在时，设置key的值为指定的字符串。如果key已经存在，则不进行任何修改。
setnx key value
setnx命令可以用于实现分布式锁。假设我们有一个任务需要在多个进程或者机器上执行，我们可以将任务的名称作为key，将一个唯一的标识作为value，并且设置过期时间，如下：
setnx task_lock unique_identifier ex 60
上面的命令将key为task_lock的值设置为unique_identifier，过期时间为60秒。如果返回值为1，则说明当前进程或机器已经获取了锁，否则说明锁被其他进程或机器获取。
2.2 锁的释放
在获取到锁之后，我们需要执行完任务后将锁释放。为了避免误释放其他进程或机器的锁，我们需要将value设置为一个随机生成的字符串，只有当value等于该随机字符串时，才能释放锁。
释放锁的过程可以使用Lua脚本来实现，如下：
if redis.call("get", KEYS[1]) == ARGV[1] then
return redis.call("del", KEYS[1])
else
return 0
end
上面的脚本针对的是key为KEYS[1]的锁进行释放，只有当当前锁的value等于ARGV[1]时，才会释放锁，否则返回0。
3. 基于Redis分布式锁的任务调度实现
3.1 任务调度流程
基于Redis分布式锁的任务调度实现，需要按照以下步骤进行：
获取锁：每次抢占锁，如果获取到锁，则执行任务。
执行任务：根据定时触发任务。
释放锁：任务执行完毕后，释放锁。
3.2 代码实现
下面是基于Redis分布式锁的任务调度代码实现：
import redis
import time
import uuid
class RedisTaskScheduler(object):
def __init__(self, redis_client=None, task_lock_key=None):
self.redis_client = redis_client or redis.StrictRedis()
self.task_lock_key = task_lock_key or "task_lock"
def get_lock(self):
"""获取锁"""
while True:
unique_identifier = str(uuid.uuid4())
result = self.redis_client.setnx(self.task_lock_key, unique_identifier)
if result:
self.redis_client.expire(self.task_lock_key, 60)
return unique_identifier
def release_lock(self, unique_identifier):
"""释放锁"""
lua_script = """
if redis.call("get", KEYS[1]) == ARGV[1] then
return redis.call("del", KEYS[1])
else
return 0
end
"""
self.redis_client.eval(lua_script, 1, self.task_lock_key, unique_identifier)
def task(self):
"""执行任务"""
print("start task...")
time.sleep(5)
print("end task...")
def run(self):
"""启动任务调度"""
while True:
unique_identifier = self.get_lock()
if unique_identifier:
try:
self.task()
finally:
self.release_lock(unique_identifier)
time.sleep(1)
上面的代码定义了一个RedisTaskScheduler类，该类中包含了获取锁、释放锁和执行任务的方法。
在run方法中，我们通过while循环实现任务的不断执行。每次循环中，我们先尝试获取锁，如果获取到了锁，就执行任务，任务执行完毕后再释放锁。否则，如果没有获取到锁，就等待一秒后再重新尝试获取锁。
4. 总结
基于Redis分布式锁的任务调度，可以实现多个进程或机器上同一任务的互斥执行。通过setnx命令加锁和Lua脚本释放锁方式，保证了锁的精准控制，同时避免了死锁和误释放锁的情况的发生。