Redisson實現分散式鎖---原理

雨點的名字發表於2019-06-18
Redis分散式

Redisson實現分散式鎖---原理

有關Redisson作為實現分散式鎖，總的分3大模組來講。

1、Redisson實現分散式鎖原理
2、Redisson實現分散式鎖的原始碼解析
3、Redisson實現分散式鎖的專案程式碼（可以用於實際專案中）

本文只介紹Redisson如何實現分散式鎖的原理。其它的會在接下來的部落格講，最後有關Redisson實現分散式鎖的專案程式碼的部落格中會放上專案原始碼到GitHub上。

一、高效分散式鎖

當我們在設計分散式鎖的時候，我們應該考慮分散式鎖至少要滿足的一些條件，同時考慮如何高效的設計分散式鎖，這裡我認為以下幾點是必須要考慮的。

1、互斥

在分散式高併發的條件下，我們最需要保證，同一時刻只能有一個執行緒獲得鎖，這是最基本的一點。

2、防止死鎖

在分散式高併發的條件下，比如有個執行緒獲得鎖的同時，還沒有來得及去釋放鎖，就因為系統故障或者其它原因使它無法執行釋放鎖的命令,導致其它執行緒都無法獲得鎖，造成死鎖。

所以分散式非常有必要設定鎖的有效時間，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、效能

對於訪問量大的共享資源，需要考慮減少鎖等待的時間，避免導致大量執行緒阻塞。

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定成是商品的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行程式碼就可以解決問題的，那就不要去鎖10行程式碼了。

4、重入

我們知道ReentrantLock是可重入鎖，那它的特點就是：同一個執行緒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

為了更好的理解分散式鎖的原理，我這邊自己畫張圖通過這張圖來分析。

Redisson實現分散式鎖---原理

1、加鎖機制

執行緒去獲取鎖，獲取成功: 執行lua指令碼，儲存資料到redis資料庫。

執行緒去獲取鎖，獲取失敗: 一直通過while迴圈嘗試獲取鎖，獲取成功後，執行lua指令碼，儲存資料到redis資料庫。

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。這裡我自己的理解就是:

在一個分散式環境下，假如一個執行緒獲得鎖後，突然伺服器當機了，那麼這個時候在一定時間後這個鎖會自動釋放，你也可以設定鎖的有效時間(不設定預設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:

      //設定鎖1秒過去
        redissonLock.lock("redisson", 1);
        /**
         * 業務邏輯需要諮詢2秒
         */
        redissonLock.release("redisson");

      /**
       * 執行緒1 進來獲得鎖後，執行緒一切正常並沒有當機，但它的業務邏輯需要執行2秒，這就會有個問題，在 執行緒1 執行1秒後，這個鎖就自動過期了，
       * 那麼這個時候 執行緒2 進來了。那麼就存在 執行緒1和執行緒2 同時在這段業務邏輯裡執行程式碼，這當然是不合理的。
       * 而且如果是這種情況，那麼在解鎖時系統會拋異常，因為解鎖和加鎖已經不是同一執行緒了，具體後面程式碼演示。
       */

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

注意 正常這個看門狗執行緒是不啟動的，還有就是這個看門狗啟動後對整體效能也會有一定影響，所以不建議開啟看門狗。

3、為啥要用lua指令碼呢？

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指令碼中傳送給redis，而且redis是單執行緒的，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、Redis儲存鎖的資料型別是 Hash型別
2、Hash資料型別的key值包含了當前執行緒資訊。

下面是redis儲存的資料
Redisson實現分散式鎖---原理

這裡表面資料型別是Hash型別,Hash型別相當於我們java的 <key,<key1,value>> 型別,這裡key是指 'redisson'

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

guid + 當前執行緒的ID。後面的value是就和可重入加鎖有關。

舉圖說明

Redisson實現分散式鎖---原理

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執行緒不需要在等待鎖，而是可以直接進行相應操作。

5、Redis分散式鎖的缺點

Redis分散式鎖會有個缺陷，就是在Redis哨兵模式下:

客戶端1 對某個master節點寫入了redisson鎖，此時會非同步複製給對應的 slave節點。但是這個過程中一旦發生 master節點當機，主備切換，slave節點從變為了 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散式鎖完成了加鎖。

這時系統在業務語義上一定會出現問題，導致各種髒資料的產生。

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


說明 這篇部落格主要是根據自己的開發經驗，同時也在網上找了許多資料後整理的，如果哪裡有寫的不對,希望多多指點。萬分感激!




只要自己變優秀了，其他的事情才會跟著好起來（中將5）

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