Méthodes Redis et exemples d'application pour implémenter des verrous de gestion distribués

Méthodes et exemples d'application de Redis implémentant des verrous de gestion distribués

Avec le développement rapide des applications réseau, les systèmes distribués sont devenus une partie importante des applications modernes. Cependant, dans un système distribué, en raison des opérations impliquant plusieurs nœuds, des problèmes de concurrence et de blocage sont susceptibles de se produire lorsque les ressources sont partagées entre les processus. Afin de résoudre ces problèmes, des verrous de gestion distribués ont vu le jour.

Le verrouillage distribué fait référence à un mécanisme permettant de contrôler l'accès aux ressources partagées dans un système distribué. Il peut garantir qu'un seul processus parmi plusieurs processus peut fonctionner sur des ressources partagées en même temps. Redis est un système de stockage clé-valeur rapide et évolutif qui peut être utilisé pour implémenter des verrous de gestion distribués dans des systèmes distribués. Cet article présentera la méthode et les exemples d'application de la mise en œuvre par Redis des verrous de gestion distribués.

1. Le principe de base de l'implémentation des verrous distribués par Redis

L'implémentation des verrous distribués par Redis repose principalement sur les deux opérations atomiques qu'il fournit : les commandes SETNX et GETSET. Parmi eux, la commande SETNX peut réaliser le réglage atomique d'une clé, c'est-à-dire qu'elle ne peut être définie avec succès que lorsque la clé n'existe pas ; tandis que la commande GETSET obtient l'ancienne valeur tout en définissant la nouvelle valeur puisqu'il s'agit d'une valeur atomique. opération, l’accès simultané peut être évité.

Sur la base de ces deux opérations atomiques, les verrous distribués peuvent être implémentés via les étapes de base suivantes.

1. Essayez d'acquérir le verrou. Le client utilise la commande SETNX pour tenter d'ajouter un identifiant unique (tel qu'un ID client ou un UUID) comme nom de clé et toute valeur comme valeur de clé à la base de données Redis. Si l'opération réussit, cela signifie que le client a réussi à obtenir le verrou.
2. Si l'acquisition du verrou échoue, la boucle réessayera. Étant donné que la concurrence peut se produire lorsque plusieurs clients tentent d'acquérir le verrou en même temps, le client doit constamment essayer d'acquérir le verrou et définir un temps d'attente approprié avant de l'acquérir.
3. Le client libère le verrou après avoir terminé la tâche. Lorsque le client termine l'opération, il doit utiliser la commande GETSET pour définir la valeur de clé sur une valeur sentinelle spécifique (telle que null) afin de garantir que seul le client détenant le verrou peut libérer le verrou. Le client supprime ensuite la clé, libérant ainsi le verrou.

2. Exemples d'application de verrous distribués Redis

Ce qui suit prend la file d'attente de tâches distribuées comme exemple pour présenter comment utiliser Redis pour implémenter des verrous distribués.

Supposons que plusieurs clients ajoutent des tâches à la file d'attente des tâches en même temps et espèrent que chaque tâche ne sera exécutée qu'une seule fois. Afin d'atteindre cet objectif, les verrous distribués Redis peuvent être utilisés pour contrôler l'exécution des tâches. Les étapes spécifiques de mise en œuvre sont les suivantes :

1. Le client A tente d'acquérir le verrou. Le client A utilise la commande SETNX pour ajouter l'identifiant unique d'une tâche en tant que nom de clé (tel que l'ID de tâche) et toute valeur en tant que valeur de clé à la base de données Redis. Si l'opération réussit, cela signifie que le client A a réussi à acquérir le verrou ; sinon, le client A attendra un certain temps puis tentera à nouveau d'acquérir le verrou.
2. Le client A récupère la tâche de la file d'attente des tâches. Une fois que le client A a obtenu le verrou, il peut obtenir n'importe quelle tâche non traitée de la file d'attente des tâches et marquer la tâche comme « en cours d'exécution ».
3. Le client B tente d'acquérir le verrou. A ce moment, le client B tente également d'acquérir le verrou. Étant donné que le client A a déjà acquis le verrou, le client B doit attendre un certain temps avant de tenter à nouveau d'acquérir le verrou avant de traiter la tâche.
4. Le client A termine la tâche et libère le verrou. Une fois que le client A a terminé l'exécution de la tâche, il utilise la commande GETSET pour définir l'état de la tâche sur « Terminé » et définir la valeur de la clé de verrouillage sur null. À ce stade, le client A libère le verrou avec succès.
5. Le client B acquiert le verrou et continue la tâche. Une fois que le client B a acquis le verrou, il peut obtenir la tâche non exécutée suivante de la file d'attente des tâches et la marquer comme « en cours d'exécution », puis répéter les étapes ci-dessus.

Grâce aux étapes ci-dessus, l'exécution séquentielle des tâches dans la file d'attente des tâches distribuées peut être réalisée et garantir que chaque tâche n'est exécutée qu'une seule fois.

3. Résumé

Cet article présente brièvement les principes de base et des exemples d'application des verrous distribués implémentés par Redis. Il convient de noter que même si la mise en œuvre de verrous distribués peut efficacement éviter les conflits de concurrence, elle augmentera également la surcharge du système, en particulier dans les scénarios à forte concurrence. Par conséquent, les problèmes de ressources système et de performances doivent être soigneusement pris en compte lors de l’utilisation des verrous distribués Redis afin de garantir la stabilité et la fiabilité du système.

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