C语言分布式锁实战指南（从零实现高可用的分布式锁机制）

为什么选择 Redis 实现分布式锁？

Redis 是一个高性能的内存数据库，支持原子操作（如 SETNX），天然适合实现分布式锁。其单线程模型保证了命令执行的原子性，且支持设置过期时间，避免死锁。

在本教程中，我们将使用 C 语言通过 hiredis 库连接 Redis，并实现基于 SET key value NX PX 命令的锁机制。这也是 Redis 官方推荐的 Redlock 算法的基础。

准备工作

你需要：

• 一台安装了 Redis 的服务器（本地或远程均可）
• Linux 或 macOS 开发环境
• 已安装 gcc 和 make
• 安装 hiredis C 客户端库：git clone https://github.com/redis/hiredis && cd hiredis && make && sudo make install

C语言实现分布式锁

下面是一个完整的 C 语言分布式锁实现示例。我们封装了加锁（acquire_lock）和释放锁（release_lock）两个核心函数。

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <unistd.h>#include <hiredis/hiredis.h>// 生成唯一请求 ID（简化版，实际应使用 UUID）char* generate_request_id() {    static char id[32];    snprintf(id, sizeof(id), "%ld", (long)getpid());    return id;}// 尝试获取分布式锁int acquire_lock(redisContext *c, const char *lock_key, int expire_ms) {    char *request_id = generate_request_id();    redisReply *reply = redisCommand(c, "SET %s %s NX PX %d",                                      lock_key, request_id, expire_ms);        if (reply == NULL) {        printf("Error: %s\n", c->errstr);        freeReplyObject(reply);        return 0;    }        int locked = (reply->type == REDIS_REPLY_STRING &&                   strcmp(reply->str, "OK") == 0);    freeReplyObject(reply);    return locked;}// 安全释放锁（使用 Lua 脚本保证原子性）int release_lock(redisContext *c, const char *lock_key) {    char *request_id = generate_request_id();    const char *script =         "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then "        "    return redis.call('del', KEYS[1]) "        "else "        "    return 0 "        "end";        redisReply *reply = redisCommand(c, "EVAL %s 1 %s %s",                                      script, lock_key, request_id);        if (reply == NULL) {        printf("Error: %s\n", c->errstr);        freeReplyObject(reply);        return 0;    }        int released = (reply->type == REDIS_REPLY_INTEGER && reply->integer == 1);    freeReplyObject(reply);    return released;}int main() {    // 连接 Redis    redisContext *c = redisConnect("127.0.0.1", 6379);    if (c == NULL || c->err) {        printf("Redis connection error\n");        return 1;    }    const char *lock_key = "my_distributed_lock";    int expire_ms = 10000; // 10秒过期    printf("尝试获取分布式锁...\n");    if (acquire_lock(c, lock_key, expire_ms)) {        printf("✅ 成功获取锁！执行临界区操作...\n");        sleep(3); // 模拟业务逻辑                if (release_lock(c, lock_key)) {            printf("🔓 锁已成功释放\n");        } else {            printf("⚠️ 释放锁失败（可能已被他人持有）\n");        }    } else {        printf("❌ 获取锁失败，可能已被其他节点持有\n");    }    redisFree(c);    return 0;}

关键点解析

1. 使用 SET NX PX 原子命令

命令 SET key value NX PX milliseconds 表示“仅当 key 不存在时设置，并设置过期时间”。这一步是原子的，避免了先 SET 再 EXPIRE 可能导致的死锁（如果进程在 SET 后崩溃，EXPIRE 未执行）。

2. 唯一 Request ID

每个锁请求必须携带唯一标识（如进程 ID + 时间戳）。释放锁时，必须验证当前持有者 ID 与请求 ID 一致，防止误删他人锁。这就是为什么释放锁要用 Lua 脚本——保证“读取+删除”操作的原子性。

3. 锁自动过期

设置合理的过期时间（如 10 秒）可防止因进程崩溃导致的永久死锁。但要注意：业务逻辑执行时间必须小于过期时间，否则可能出现“锁提前释放，但业务仍在运行”的问题。

进阶建议

对于生产环境，建议参考 Redis 官方提出的 Redlock 算法，即在多个独立 Redis 实例上同时加锁，以提高容错性。此外，也可考虑使用 ZooKeeper 或 etcd 等强一致性协调服务。

总结

通过本教程，你已经掌握了使用 C语言分布式锁 的基本实现方法。我们利用 Redis 的原子操作和 Lua 脚本，构建了一个具备自动过期、防误删特性的轻量级锁机制。虽然这只是入门级实现，但它涵盖了 分布式系统锁机制 的核心思想。

记住：在真实场景中，还需处理网络分区、时钟漂移、重入锁等问题。但只要理解了基础原理，你就能在此之上构建更健壮的 C语言并发控制 方案。希望这篇关于 Redis实现分布式锁 的教程对你有所帮助！