分佈式鎖,redisson是如何解決死鎖問題

使用redis做分佈式鎖時大家可能都知道使用setnx容易發生死鎖情況,大多數都會推薦使用redission來實現,那麼redission是如何解決死鎖問題的呢?

有關Redisson作爲實現分佈式鎖,總的分3大模塊來講。

  1.  `1、Redisson實現分佈式鎖原理`

  2.  `2、Redisson實現分佈式鎖的源碼解析`
    
  3.  `3、Redisson實現分佈式鎖的項目代碼(可以用於實際項目中)`

一、高效分佈式鎖

當我們在設計分佈式鎖的時候,我們應該考慮分佈式鎖至少要滿足的一些條件,同時考慮如何高效的設計分佈式鎖,這裏我認爲以下幾點是必須要考慮的。

1、互斥

在分佈式高併發的條件下,我們最需要保證,同一時刻只能有一個線程獲得鎖,這是最基本的一點。

2、防止死鎖

在分佈式高併發的條件下,比如有個線程獲得鎖的同時,還沒有來得及去釋放鎖,就因爲系統故障或者其它原因使它無法執行釋放鎖的命令,導致其它線程都無法獲得鎖,造成死鎖。

所以分佈式非常有必要設置鎖的 有效時間,確保系統出現故障後,在一定時間內能夠主動去釋放鎖,避免造成死鎖的情況。

3、性能

對於訪問量大的共享資源,需要考慮減少鎖等待的時間,避免導致大量線程阻塞。

所以在鎖的設計時,需要考慮兩點。

1、 鎖的顆粒度要儘量小。比如你要通過鎖來減庫存,那這個鎖的名稱你可以設置成是商品的ID,而不是任取名稱。這樣這個鎖只對當前商品有效,鎖的顆粒度小。

2、 鎖的範圍儘量要小。比如只要鎖2行代碼就可以解決問題的,那就不要去鎖10行代碼了。

4、重入

我們知道ReentrantLock是可重入鎖,那它的特點就是:同一個線程可以重複拿到同一個資源的鎖。重入鎖非常有利於資源的高效利用。關於這點之後會做演示。

針對以上Redisson都能很好的滿足,下面就來分析下它。

二、Redisson原理分析

爲了更好的理解分佈式鎖的原理,我這邊自己畫張圖通過這張圖來分析。

1、加鎖機制

線程去獲取鎖,獲取成功: 執行lua腳本,保存數據到redis數據庫。

線程去獲取鎖,獲取失敗: 一直通過while循環嘗試獲取鎖,獲取成功後,執行lua腳本,保存數據到redis數據庫。

2、watch dog自動延期機制

這個比較難理解,找了些許資料感覺也並沒有解釋的很清楚。這裏我自己的理解就是:

在一個分佈式環境下,假如一個線程獲得鎖後,突然服務器宕機了,那麼這個時候在一定時間後這個鎖會自動釋放,你也可以設置鎖的有效時間(不設置默認30秒),這樣的目的主要是防止死鎖的發生。

但在實際開發中會有下面一種情況:

  1.   `//設置鎖1秒過去`
  2.   `redissonLock.lock("redisson",  1);`
  3.   `/** 
  4.   `* 業務邏輯需要諮詢2秒`
  5.   `*/`
  6.   `redissonLock.release("redisson");`
  7.   `/**` 
  8.   `* 線程1 進來獲得鎖後,線程一切正常並沒有宕機,但它的業務邏輯需要執行2秒,這就會有個問題,在 線程1 執行1秒後,這個鎖就自動過期了,` 
  9.   `* 那麼這個時候 線程2 進來了。那麼就存在 線程1和線程2 同時在這段業務邏輯裏執行代碼,這當然是不合理的。`
  10.   `* 而且如果是這種情況,那麼在解鎖時系統會拋異常,因爲解鎖和加鎖已經不是同一線程了,具體後面代碼演示。`
  11.   `*/`

所以這個時候 看門狗就出現了,它的作用就是 線程1 業務還沒有執行完,時間就過了,線程1 還想持有鎖的話,就會啓動一個watch dog後臺線程,不斷的延長鎖key的生存時間。

注意 正常這個看門狗線程是不啓動的,還有就是這個看門狗啓動後對整體性能也會有一定影響,所以不建議開啓看門狗。

3、爲啥要用lua腳本呢?

這個不用多說,主要是如果你的業務邏輯複雜的話,通過封裝在lua腳本中發送給redis,而且redis是單線程的,這樣就保證這段複雜業務邏輯執行的原子性

4、可重入加鎖機制

Redisson可以實現可重入加鎖機制的原因,我覺得跟兩點有關:

  1.  `1、Redis存儲鎖的數據類型是  Hash類型`
  2.  `2、Hash數據類型的key值包含了當前線程信息。`

下面是redis存儲的數據

這裏表面數據類型是Hash類型,Hash類型相當於我們java的 <key,<key1,value>> 類型,這裏key是指 'redisson'

它的有效期還有9秒,我們再來看裏們的key1值爲 078e44a3-5f95-4e24-b6aa-80684655a15a:45它的組成是:

guid + 當前線程的ID。後面的value是就和可重入加鎖有關。

舉圖說明

上面這圖的意思就是可重入鎖的機制,它最大的優點就是相同線程不需要在等待鎖,而是可以直接進行相應操作。

5、Redis分佈式鎖的缺點

Redis分佈式鎖會有個缺陷,就是在Redis哨兵模式下:

客戶端1 對某個 master節點寫入了redisson鎖,此時會異步複製給對應的 slave節點。但是這個過程中一旦發生 master節點宕機,主備切換,slave節點從變爲了 master節點。

這時 客戶端2 來嘗試加鎖的時候,在新的master節點上也能加鎖,此時就會導致多個客戶端對同一個分佈式鎖完成了加鎖。

這時系統在業務語義上一定會出現問題,導致各種髒數據的產生

缺陷在哨兵模式或者主從模式下,如果 master實例宕機的時候,可能導致多個客戶端同時完成加鎖。

 

本文分享自微信公衆號 - 小羅技術筆記(javaCodeNote)。
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