https://my.oschina.net/haogrgr/blog/469439
 

分布式锁和Redisson实现

Aug 20, 2017

概述

分布式系统有一个著名的理论CAP,指在一个分布式系统中,最多只能同时满足一致性(Consistency)、可用性(Availability)和分区容错性(Partition tolerance)这三项中的两项。所以在设计系统时,往往需要权衡,在CAP中作选择。当然,这个理论也并不一定完美,不同系统对CAP的要求级别不一样,选择需要考虑方方面面。

在微服务系统中,一个请求存在多级跨服务调用,往往需要牺牲强一致性老保证系统高可用,比如通过分布式事务,异步消息等手段完成。但还是有的场景,需要阻塞所有节点的所有线程,对共享资源的访问。比如并发时“超卖”和“余额减为负数”等情况。

本地锁可以通过语言本身支持,要实现分布式锁,就必须依赖中间件,数据库、redis、zookeeper等。

分布式锁特性

不管使用什么中间件,有几点是实现分布式锁必须要考虑到的。

  1. 互斥:互斥好像是必须的,否则怎么叫锁。
  2. 死锁: 如果一个线程获得锁,然后挂了,并没有释放锁,致使其他节点(线程)永远无法获取锁,这就是死锁。分布式锁必须做到避免死锁。
  3. 性能: 高并发分布式系统中,线程互斥等待会成为性能瓶颈,需要好的中间件和实现来保证性能。
  4. 锁特性:考虑到复杂的场景,分布式锁不能只是加锁,然后一直等待。最好实现如Java Lock的一些功能如:锁判断,超时设置,可重入性等。

Redis实现之Redisson原理

redission实现了JDK中的Lock接口,所以使用方式一样,只是Redssion的锁是分布式的。如下:

1
2
3
4
5
6
7
RLock lock = redisson.getLock("className");
lock.lock();
try {
// do sth.
} finally {
lock.unlock();
}

好,Lock主要实现是RedissionLock。

先来看常用的Lock方法实现。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
@Override
public void lock() {
try {
lockInterruptibly();
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
}
}
@Override
public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {
lockInterruptibly(-1, null);
}

再看lockInterruptibly方法:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
@Override
public void lockInterruptibly(long leaseTime, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
long threadId = Thread.currentThread().getId();
// 获取锁
Long ttl = tryAcquire(leaseTime, unit, threadId);
if (ttl == null) { // 获取成功
return;
}
 
// 异步订阅redis chennel
RFuture<RedissonLockEntry> future = subscribe(threadId);
commandExecutor.syncSubscription(future); // 阻塞获取订阅结果
 
try {
while (true) {// 循环判断知道获取锁
ttl = tryAcquire(leaseTime, unit, threadId);
// lock acquired
if (ttl == null) {
break;
}
 
// waiting for message
if (ttl >= 0) {
getEntry(threadId).getLatch().tryAcquire(ttl, TimeUnit.MILLISECONDS);
} else {
getEntry(threadId).getLatch().acquire();
}
}
} finally {
unsubscribe(future, threadId);// 取消订阅
}
}

总结lockInterruptibly:获取锁,不成功则订阅释放锁的消息,获得消息前阻塞。得到释放通知后再去循环获取锁。

下面重点看看如何获取锁:Long ttl = tryAcquire(leaseTime, unit, threadId)

1
2
3
private Long tryAcquire(long leaseTime, TimeUnit unit, long threadId) {
return get(tryAcquireAsync(leaseTime, unit, threadId));// 通过异步获取锁,但get(future)实现同步
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
private <T> RFuture<Long> tryAcquireAsync(long leaseTime, TimeUnit unit, final long threadId) {
if (leaseTime != -1) { //1 如果设置了超时时间,直接调用 tryLockInnerAsync
return tryLockInnerAsync(leaseTime, unit, threadId, RedisCommands.EVAL_LONG);
}
//2 如果leaseTime==-1,则默认超时时间为30s
RFuture<Long> ttlRemainingFuture = tryLockInnerAsync(LOCK_EXPIRATION_INTERVAL_SECONDS, TimeUnit.SECONDS, threadId, RedisCommands.EVAL_LONG);
//3 监听Future,获取Future返回值ttlRemaining(剩余超时时间),获取锁成功,但是ttlRemaining,则刷新过期时间
ttlRemainingFuture.addListener(new FutureListener<Long>() {
@Override
public void operationComplete(Future<Long> future) throws Exception {
if (!future.isSuccess()) {
return;
}
 
Long ttlRemaining = future.getNow();
// lock acquired
if (ttlRemaining == null) {
scheduleExpirationRenewal(threadId);
}
}
});
return ttlRemainingFuture;
}

已经在注释中解释了,需要注意的是,此处用到了Netty的Future-listen模型,可以看看我的另一篇对Future的简单讲解:给Future一个Promise

下面就是最重要的redis获取锁的方法tryLockInnerAsync:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
<T> RFuture<T> tryLockInnerAsync(long leaseTime, TimeUnit unit, long threadId, RedisStrictCommand<T> command) {
internalLockLeaseTime = unit.toMillis(leaseTime);
return commandExecutor.evalWriteAsync(
getName(),
LongCodec.INSTANCE,
command,
"if (redis.call('exists', KEYS[1]) == 0) then " +
"redis.call('hset', KEYS[1], ARGV[2], 1); " +
"redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); " +
"return nil; " +
"end; " +
"if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2]) == 1) then " +
"redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[2], 1); " +
"redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); " +
"return nil; " +
"end; " +
"return redis.call('pttl', KEYS[1]);",
Collections.<Object>singletonList(getName()), internalLockLeaseTime, getLockName(threadId));
}

这个方法主要就是调用redis执行eval lua,为什么使用eval,因为redis对lua脚本执行具有原子性。把这个方法翻译一下:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
-- 1. 没被锁{key不存在}
eval "return redis.call('exists', KEYS[1])" 1 myLock
-- (1) 设置Lock为key,uuid:threadId为filed, filed值为1
eval "return redis.call('hset', KEYS[1], ARGV[2], 1)" 1 myLock 3000 3d7b5418-a86d-48c5-ae15-7fe13ef0034c:110
-- (2) 设置key过期时间{防止获取锁后线程挂掉导致死锁}
eval "return redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1])" 1 myLock 3000 3d7b5418-a86d-48c5-ae15-7fe13ef0034c:110
 
-- 2. 已经被同线程获得锁{key存在并且field存在}
eval "return redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2])" 1 myLock 3000 3d7b5418-a86d-48c5-ae15-7fe13ef0034c:110
-- (1) 可重入,但filed字段+1
eval "return redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[2],1)" 1 myLock 3000 3d7b5418-a86d-48c5-ae15-7fe13ef0034c:110
-- (2) 刷新过去时间
eval "return redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1])" 1 myLock 3000 3d7b5418-a86d-48c5-ae15-7fe13ef0034c:110
 
-- 3. 已经被其他线程锁住{key存在,但是field不存在}:以毫秒为单位返回 key 的剩余超时时间
eval "return redis.call('pttl', KEYS[1])" 1 myLock

这就是核心获取锁的方式,下面直接释放锁方法unlockInnerAsync

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
-- 1. key不存在
eval "return redis.call('exists', KEYS[1])" 2 myLock redisson_lock__channel_lock 0 3000 3d7b5418-a86d-48c5-ae15-7fe13ef0034c:110
-- (1) 发送释放锁的消息,返回1,释放成功
eval "return redis.call('publish', KEYS[2], ARGV[1])" 2 myLock redisson_lock__channel_lock 0 3000 3d7b5418-a86d-48c5-ae15-7fe13ef0034c:110
 
-- 2. key存在,但field不存在,说明自己不是锁持有者,无权释放,直接return nil
eval "return redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[3])" 2 myLock redisson_lock__channel_lock 0 3000 3d7b5418-a86d-48c5-ae15-7fe13ef0034c:110
eval "return nil"
 
-- 3. filed存在,说明是本线程在锁,但有可能其他地方重入锁,不能直接释放,应该-1
eval "return redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[3],-1)" 2 myLock redisson_lock__channel_lock 0 3000 3d7b5418-a86d-48c5-ae15-7fe13ef0034c:110
 
-- 4. 如果减1后大于0,说明还有其他重入锁,刷新过期时间,返回0。
eval "return redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[2])" 2 myLock redisson_lock__channel_lock 0 3000 3d7b5418-a86d-48c5-ae15-7fe13ef0034c:110
 
-- 5. 如果不大于0,说明最后一把锁,需要释放
-- 删除key
eval "return redis.call('del', KEYS[1])" 2 myLock redisson_lock__channel_lock 0 3000 3d7b5418-a86d-48c5-ae15-7fe13ef0034c:110
-- 发释放消息
eval "return redis.call('publish', KEYS[2], ARGV[1])" 2 myLock redisson_lock__channel_lock 0 3000 3d7b5418-a86d-48c5-ae15-7fe13ef0034c:110
-- 返回1,释放成功

从释放锁代码中看到,删除key后会发送消息,所以上文提到获取锁失败后,阻塞订阅此消息。

另外,上文提到刷新过期时间方法scheduleExpirationRenewal,指线程获取锁后需要不断刷新失效时间,避免未执行完锁就失效。这个方法的实现原理也类似,只是使用了Netty的TimerTask,每到过期时间1/3就去重新刷一次,如果key不存在则停止刷新。Timer实现大概如下:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
private static void nettyTimer() {
final int expireTime = 6;
EventExecutorGroup group = new DefaultEventExecutorGroup(1);
final Timer timer = new HashedWheelTimer();
timer.newTimeout(timerTask -> {
Future<Boolean> future = group.submit(() -> {
System.out.println("刷新key的失效时间为"+expireTime +"秒");
return false;// 但key不存在时,返回true
});
future.addListener(future1 -> {
if (!future.getNow()) {
nettyTimer();
}
});
}, expireTime/3, TimeUnit.SECONDS);
}

参考列表:

redission 分布式锁的更多相关文章

  1. 基于Redisson+SpringBoot的Redission分布式锁

    原文:https://blog.csdn.net/sunct/article/details/80178197 定义分布式锁接口 package com.redis.lock.redisson_spr ...

  2. redis整理:常用命令,雪崩击穿穿透原因及方案,分布式锁实现思路,分布式锁redission(更新中)

    redis个人整理笔记 reids常见数据结构 基本类型 String: 普通key-value Hash: 类似hashMap List: 双向链表 Set: 不可重复 SortedSet: 不可重 ...

  3. Redisson 分布式锁

    Redisson_百度百科https://baike.baidu.com/item/Redisson/20856570 redission 分布式锁 - 穆穆兔兔 - 博客园https://www.c ...

  4. 【Zookeeper】分布式锁

    一.概述 实现原理 实现代码 一.概述 分布式锁解决方案(目的:为了保证在分布式领域中共享数据安全问题) 数据库实现分布式锁(不推荐.效率特别低) 基于Redis实现分布式锁setNx (非常麻烦考虑 ...

  5. Redis实现高并发分布式锁

    分布式锁场景在分布式环境下多个操作需要以原子的方式执行首先启一个springboot项目,再引入redis依赖包: <!-- https://mvnrepository.com/artifa . ...

  6. Redis 分布式锁|从青铜到钻石的五种演进方案

    缓存系列文章: 缓存实战(一):20 图 |6 千字|缓存实战(上篇) 缓存实战(二):Redis 分布式锁|从青铜到钻石的五种演进方案 缓存实战(三):分布式锁中的王者方案 - Redisson 上 ...

  7. Redis分布式锁 (图解-秒懂-史上最全)

    文章很长,而且持续更新,建议收藏起来,慢慢读! 高并发 发烧友社群:疯狂创客圈(总入口) 奉上以下珍贵的学习资源: 疯狂创客圈 经典图书 : 极致经典 + 社群大片好评 < Java 高并发 三 ...

  8. 分布式锁Redission

    Redisson 作为分布式锁 官方文档:https://github.com/redisson/redisson/wiki 引入依赖 <dependency> <groupId&g ...

  9. redis分布式锁实践

    分布式锁在多实例部署,分布式系统中经常会使用到,这是因为基于jvm的锁无法满足多实例中锁的需求,本篇将讲下redis如何通过Lua脚本实现分布式锁,不同于网上的redission,完全是手动实现的 我 ...

随机推荐

  1. JAVA设计模式之门面模式(外观模式)

    医院的例子 现代的软件系统都是比较复杂的,设计师处理复杂系统的一个常见方法便是将其“分而治之”,把一个系统划分为几个较小的子系统.如果把医院作为一个子系统,按照部门职能,这个系统可以划分为挂号.门诊. ...

  2. 转 Objective-C中不同方式实现锁(二)

    在上一文中,我们已经讨论过用Objective-C锁几种实现(跳转地址),也用代码实际的演示了如何通过构建一个互斥锁来实现多线程的资源共享及线程安全,今天我们继续讨论锁的一些高级用法. .NSRecu ...

  3. OpenCL 获取Program信息

    本程序生成一个OpenCL Program,然后获取Program的source,事实上它的source就是一个char[],能够打印出来. 然后我们把这些内容和原来文本的内容对照,看看是否是我们想要 ...

  4. 魅族MX3 smart bar处失灵

    MX3的分辨率是1800X1080,改成1750X1080 adb shell wm size 1080x1750

  5. TFS WorkItem Permission Setting

    TFS非常强大,但是权限设置确实非常的恶心复杂,这貌似是一切NB又傲慢的软件的通病. 那么,在哪里设置 WorkItem 的权限呢? 第一步: 第二步: 第三步,下面你将一目了然. 第四步,Share ...

  6. Java IO 体系结构

    参考文章地址: http://blog.csdn.net/oracle_microsoft/article/details/2634231 Java IO体系结构看似庞大复杂,其实有规律可循,要弄清楚 ...

  7. poj 2585 Window Pains 解题报告

    Window Pains Time Limit: 1000MS   Memory Limit: 65536K Total Submissions: 2027   Accepted: 1025 Desc ...

  8. 加载依赖的jar包在命令行编译和运行java文件

    在命令里编译和执行java文件,当应用程序需要需要依赖的jar包里面的class文件才能编译运行的时候,应该这样做: 1. 首先是编译过程,在命令行里面执行: (1) javac -classpath ...

  9. parameter server学习

    关于parameter server的学习: https://www.zybuluo.com/Dounm/note/517675 机器学习系统相比于其他系统而言,有一些自己的独特特点.例如: 迭代性: ...

  10. wiggle-subsequence

    // 参考了:https://discuss.leetcode.com/topic/51893/two-solutions-one-is-dp-the-other-is-greedy-8-lines ...