Redis 进阶 05：分布式锁与限流
实验基线：Redis 7.4.11，先完成环境准备。除标注为宿主机终端的代码外，Redis 命令在该课指定的 redis-cli 中执行；不复制输出结果作为命令。
学习目标#
实现有到期时间和所有权校验的单实例锁，理解它无法保证跨系统业务安全；用短 Lua 脚本实现固定窗口限流。
原理：锁是租约，不是永久互斥证明#
SET key token NX PX timeout 能原子地完成“仅不存在时占有 + 有效期”。token 应是每次请求独立生成的高熵随机值；下面固定 token 只便于观察，不能直接用于生产。
锁过期后其他客户端可以拿到新锁。旧持有者仍可能运行，直接 DEL 会删掉别人的锁。必须原子比较 token 后释放。即使正确释放，也不能阻止超时的旧持有者继续写外部数据库。
主从异步复制时，锁写入尚未复制就故障切换，新主可能让另一个客户端成功拿锁。因此本课展示的是单实例租约模式，不承诺故障切换时的严格互斥；关键业务使用幂等、唯一约束或下游认可的 fencing token。
实验：两个持有者#
UNLINK learn:lock:order:42
SET learn:lock:order:42 token-A NX PX 30000
SET learn:lock:order:42 token-B NX PX 30000
PTTL learn:lock:order:42
在 30 秒内依次运行，预期 OK、nil、正的剩余毫秒数。第二个客户端失败后不能无限忙等，可以随机退避并设置总等待上限。
先用错误 token 释放，再用正确 token 释放：
EVAL "if redis.call('GET',KEYS[1])==ARGV[1] then return redis.call('DEL',KEYS[1]) else return 0 end" 1 learn:lock:order:42 token-B
EVAL "if redis.call('GET',KEYS[1])==ARGV[1] then return redis.call('DEL',KEYS[1]) else return 0 end" 1 learn:lock:order:42 token-A
锁尚未到期时预期 0、1。若已到期，两次都可能为 0，重新运行获取实验即可。不要把“释放返回 0”隐藏为释放成功；它可能表示锁已丢失。
实验：固定窗口限流#
假设用户 alice 每个从首请求起的 60 秒窗口最多 3 次请求。脚本返回 1 表示允许，0 表示拒绝：
UNLINK learn:limit:alice
EVAL "local n=redis.call('INCR',KEYS[1]); if n==1 then redis.call('EXPIRE',KEYS[1],ARGV[1]); end; if n>tonumber(ARGV[2]) then return 0 else return 1 end" 1 learn:limit:alice 60 3
EVAL "local n=redis.call('INCR',KEYS[1]); if n==1 then redis.call('EXPIRE',KEYS[1],ARGV[1]); end; if n>tonumber(ARGV[2]) then return 0 else return 1 end" 1 learn:limit:alice 60 3
EVAL "local n=redis.call('INCR',KEYS[1]); if n==1 then redis.call('EXPIRE',KEYS[1],ARGV[1]); end; if n>tonumber(ARGV[2]) then return 0 else return 1 end" 1 learn:limit:alice 60 3
EVAL "local n=redis.call('INCR',KEYS[1]); if n==1 then redis.call('EXPIRE',KEYS[1],ARGV[1]); end; if n>tonumber(ARGV[2]) then return 0 else return 1 end" 1 learn:limit:alice 60 3
TTL learn:limit:alice
一分钟内执行预期 1、1、1、0，TTL 为正。拒绝请求也计数，本例对受控 key 和正整数参数有效。固定窗口在边界附近可能出现两倍额度的短时突发；更平滑的控制可选择滑动窗口或令牌桶。
常见错误#
- 锁没有 TTL：进程崩溃后可能永久占用。
- 锁值都写 1：无法辨认所有权。
- 业务最长耗时大于租约却没有终止机制：超时后的并发仍可能发生。
- 限流 Redis 故障时无条件放行：应按业务明确 fail-open 或 fail-closed，并记录降级。
练习与参考答案#
模拟旧持有者在新锁生成后释放：
UNLINK learn:lock:order:42
SET learn:lock:order:42 token-B NX PX 30000
EVAL "if redis.call('GET',KEYS[1])==ARGV[1] then return redis.call('DEL',KEYS[1]) else return 0 end" 1 learn:lock:order:42 token-A
GET learn:lock:order:42
预期旧 token 释放返回 0，新锁仍为 token-B。答案中还必须指出：token 校验只保护释放，不能保护外部业务提交。
清理#
UNLINK learn:lock:order:42 learn:limit:alice
官方参考#
学习导航#
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