在分布式系统中，分布式锁的主要目的是防止多个节点在同一时间对共享资源进行并发访问，导致数据的不一致或者冲突。Redis 作为一个高性能的内存数据库，通常被用来实现分布式锁，借助其丰富的数据结构和特性来保证分布式环境中的数据一致性。

以下是 Redis 实现分布式锁的 7 种常见方案：

1. 基于 SETNX 命令的分布式锁

SETNX（SET if Not Exists）是 Redis 中的一个命令，当指定的键不存在时，它会设置这个键并返回 1，如果键已存在，返回 0。利用这一特性，我们可以在分布式环境中使用 Redis 实现简单的分布式锁。

实现步骤：

  1. 客户端尝试使用 SETNX 命令设置一个唯一的锁标识符。
  2. 如果 SETNX 返回成功（即返回 1），说明获取了锁；如果返回失败（即返回 0），说明锁已经被占用。
  3. 获取锁后，客户端在指定的过期时间内持有锁。
  4. 客户端完成任务后，删除锁。

示例代码：

import redis
import time

def acquire_lock(redis_client, lock_key, lock_value, timeout=10):
    if redis_client.setnx(lock_key, lock_value):
        redis_client.expire(lock_key, timeout)
        return True
    return False

def release_lock(redis_client, lock_key, lock_value):
    if redis_client.get(lock_key) == lock_value:
        redis_client.delete(lock_key)
        return True
    return False

# 使用示例
r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)
lock_key = "my_lock"
lock_value = "unique_lock_value"  # 可以是UUID或其他唯一标识
if acquire_lock(r, lock_key, lock_value):
    print("Lock acquired")
    time.sleep(5)  # 执行任务
    release_lock(r, lock_key, lock_value)
    print("Lock released")
else:
    print("Failed to acquire lock")

2. 基于 Redis 的 SET 命令（带 EX 和 NX 选项）的分布式锁

Redis 5.0 引入了 SET 命令的新特性，支持通过 NX 和 EX 选项原子性地设置键值对并指定过期时间。这个新特性使得实现分布式锁变得更加简洁，并且避免了两次操作（SETNX 和 EXPIRE）带来的竞争问题。

实现步骤：

  1. 使用 SET key value NX EX timeout 命令，原子性地设置锁，NX 表示只有在键不存在时才设置，EX 设置锁的过期时间。
  2. 如果 SET 返回 OK，则表示获取了锁。
  3. 获取锁后，客户端在指定的过期时间内持有锁。
  4. 完成任务后，删除锁。

示例代码：

def acquire_lock(redis_client, lock_key, lock_value, timeout=10):
    result = redis_client.set(lock_key, lock_value, nx=True, ex=timeout)
    return result is not None

def release_lock(redis_client, lock_key, lock_value):
    if redis_client.get(lock_key) == lock_value:
        redis_client.delete(lock_key)
        return True
    return False

# 使用示例
r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)
lock_key = "my_lock"
lock_value = "unique_lock_value"
if acquire_lock(r, lock_key, lock_value):
    print("Lock acquired")
    time.sleep(5)
    release_lock(r, lock_key, lock_value)
    print("Lock released")
else:
    print("Failed to acquire lock")

3. 基于 Redlock 算法的分布式锁

Redlock 是 Redis 的创始人 Antirez 提出的分布式锁算法。该算法通过在多个 Redis 实例上加锁，并设置合理的超时和重试机制，能够提供高可用且具备容错能力的分布式锁。

实现步骤：

  1. 需要至少 5 个 Redis 实例（可以设置为 3 个或 5 个）来实现高可用。
  2. 客户端在每个 Redis 实例上尝试获取锁，且获取锁的时间窗口要小于锁的过期时间。
  3. 客户端在多个 Redis 实例上成功获取锁后，认为锁成功。
  4. 如果客户端没有在所有实例上都成功获取锁，则认为获取锁失败。

示例代码（伪代码）：

from redis import Redis
import time
import uuid

def acquire_redlock(locks, lock_key, lock_value, ttl):
    start_time = time.time()
    lock_count = 0
    for lock in locks:
        if lock.set(lock_key, lock_value, nx=True, ex=ttl):
            lock_count += 1
    if lock_count >= (len(locks) // 2) + 1:
        return True
    return False

def release_redlock(locks, lock_key, lock_value):
    for lock in locks:
        if lock.get(lock_key) == lock_value:
            lock.delete(lock_key)

# 使用示例
redis_instances = [Redis(host='localhost', port=6379+i) for i in range(5)]
lock_key = "my_lock"
lock_value = str(uuid.uuid4())
ttl = 10

if acquire_redlock(redis_instances, lock_key, lock_value, ttl):
    print("Lock acquired")
    time.sleep(5)  # 执行任务
    release_redlock(redis_instances, lock_key, lock_value)
    print("Lock released")
else:
    print("Failed to acquire lock")

4. 基于 Lua 脚本的分布式锁

利用 Redis 支持 Lua 脚本执行的特性，可以在 Redis 中原子性地实现加锁、检查锁以及释放锁的操作。Lua 脚本能保证这些操作在 Redis 内部一次性完成，避免了分布式锁的竞争问题。

实现步骤：

  1. 使用 Lua 脚本执行加锁、释放锁操作，确保这些操作原子性执行。
  2. 使用 EVAL 命令执行 Lua 脚本。

示例代码：

def acquire_lock(redis_client, lock_key, lock_value, timeout=10):
    lua_script = """
    if redis.call("SETNX", KEYS[1], ARGV[1]) == 1 then
        redis.call("EXPIRE", KEYS[1], ARGV[2])
        return 1
    else
        return 0
    end
    """
    return redis_client.eval(lua_script, 1, lock_key, lock_value, timeout) == 1

def release_lock(redis_client, lock_key, lock_value):
    lua_script = """
    if redis.call("GET", KEYS[1]) == ARGV[1] then
        return redis.call("DEL", KEYS[1])
    else
        return 0
    end
    """
    return redis_client.eval(lua_script, 1, lock_key, lock_value) == 1

# 使用示例
r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)
lock_key = "my_lock"
lock_value = "unique_lock_value"
if acquire_lock(r, lock_key, lock_value):
    print("Lock acquired")
    time.sleep(5)
    release_lock(r, lock_key, lock_value)
    print("Lock released")
else:
    print("Failed to acquire lock")

5. 基于 Redis 发布/订阅机制的分布式锁

Redis 的发布/订阅功能可以用于协调多个进程的锁请求。通过发布一个锁事件，进程可以订阅这个事件，确保在一个进程释放锁时，其他等待的进程可以收到通知，从而进行加锁操作。

实现步骤：

  1. 通过 Redis 的 PUBLISH 命令发布锁请求。
  2. 其他客户端通过 SUBSCRIBE 订阅锁事件，当锁释放时，客户端可以获取锁。

6. 基于 Redis Key 的过期时间控制分布式锁

利用 Redis 设置键的过期时间（EXPIRE 或 TTL）来控制分布式锁的自动过期。即使某个客户端没有手动释放锁，锁也会因为过期自动释放。

实现步骤：

  1. 设置锁的过期时间，避免死锁现象。
  2. 锁的自动过期机制可以通过 SETNX 或 SET 命令结合 EX 选项实现。

7. 基于 Redis Sorted Set 实现分布式锁

使用 Redis 的 Sorted Set 数据结构，也可以实现分布式锁。通过使用分数来表示锁的过期时间，定期扫描并清理过期的锁。

实现步骤：

  1. 利用 Sorted Set 存储锁和过期时间的映射。
  2. 定期扫描过期的锁并清理。

总结：

Redis 提供了多种方式来实现分布式锁，每种方案都有其优缺点，适用于不同的场景。常见的方案有基于 SETNX、Lua 脚本、Redlock 算法等。在实际生产环境中，选择哪种实现方式取决于系统的高可用性要求、锁的粒度、锁的持有时间以及锁的自动释放机制等因素。