作者:微信小助手
发布时间:2018-12-06T18:22:21
现在面试,一般都会聊聊分布式系统这块的东西。通常面试官都会从服务框架(Spring Cloud、Dubbo)聊起,一路聊到分布式事务、分布式锁、ZooKeeper 等知识。
所以咱们就来聊聊分布式锁这块的知识,先具体的来看看 Redis 分布式锁的实现原理。
说实话,如果在公司里落地生产环境用分布式锁的时候,一定是会用开源类库的,比如 Redis 分布式锁,一般就是用 Redisson 框架就好了,非常的简便易用。
大家如果有兴趣,可以去 Redisson 的官网,看看如何在项目中引入 Redisson 的依赖,然后基于 Redis 实现分布式锁的加锁与释放锁。
下面给大家看一段简单的使用代码片段,先直观的感受一下:
怎么样,上面那段代码,是不是感觉简单的不行!此外,人家还支持 Redis 单实例、Redis 哨兵、Redis Cluster、redis master-slave 等各种部署架构,都可以给你完美实现。
Redisson 实现 Redis 分布式锁的底层原理
好的,接下来就通过一张手绘图,给大家说说 Redisson 这个开源框架对 Redis 分布式锁的实现原理。
加锁机制
咱们来看上面那张图,现在某个客户端要加锁。如果该客户端面对的是一个 Redis Cluster 集群,他首先会根据 Hash 节点选择一台机器。
这里注意,仅仅只是选择一台机器!这点很关键!紧接着,就会发送一段 Lua 脚本到 Redis 上,那段 Lua 脚本如下所示:
为啥要用 Lua 脚本呢?因为一大坨复杂的业务逻辑,可以通过封装在 Lua 脚本中发送给 Redis,保证这段复杂业务逻辑执行的原子性。
那么,这段 Lua 脚本是什么意思呢?这里 KEYS[1] 代表的是你加锁的那个 Key,比如说:RLock lock = redisson.getLock("myLock");这里你自己设置了加锁的那个锁 Key 就是“myLock”。
ARGV[1] 代表的就是锁 Key 的默认生存时间,默认 30 秒。ARGV[2] 代表的是加锁的客户端的 ID,类似于下面这样:8743c9c0-0795-4907-87fd-6c719a6b4586:1。
给大家解释一下,第一段 if 判断语句,就是用“exists myLock”命令判断一下,如果你要加锁的那个锁 Key 不存在的话,你就进行加锁。如何加锁呢?很简单,用下面的命令:hset myLock。
8743c9c0-0795-4907-87fd-6c719a6b4586:1 1,通过这个命令设置一个 Hash 数据结构,这行命令执行后,会出现一个类似下面的数据结构:
上述就代表“8743c9c0-0795-4907-87fd-6c719a6b4586:1”这个客户端对“myLock”这个锁 Key 完成了加锁。
接着会执行“pexpire myLock 30000”命令,设置 myLock 这个锁 Key 的生存时间是 30 秒。好了,到此为止,加锁完成了。
锁互斥机制
那么在这个时候,如果客户端 2 来尝试加锁,执行了同样的一段 Lua 脚本,会咋样呢?
很简单,第一个 if 判断会执行“exists myLock”,发现 myLock 这个锁 Key 已经存在了。
接着第二个 if 判断,判断一下,myLock 锁 Key 的 Hash 数据结构中,是否包含客户端 2 的 ID,但是明显不是的,因为那里包含的是客户端 1 的 ID。
所以,客户端 2 会获取到 pttl myLock 返回的一个数字,这个数字代表了 myLock 这个锁 Key 的剩余生存时间。
比如还剩 15000 毫秒的生存时间。此时客户端 2 会进入一个 while 循环,不停的尝试加锁。
watch dog 自动延期机制
客户端 1 加锁的锁 Key 默认生存时间才 30 秒,如果超过了 30 秒,客户端 1 还想一直持有这把锁,怎么办呢?
简单!只要客户端 1 一旦加锁成功,就会启动一个 watch dog 看门狗,他是一个后台线程,会每隔 10 秒检查一下,如果客户端 1 还持有锁 Key,那么就会不断的延长锁 Key 的生存时间。
可重入加锁机制
那如果客户端 1 都已经持有了这把锁了,结果可重入的加锁会怎么样呢?比如下面这种代码:
这时我们来分析一下上面那段 Lua 脚本。第一个if判断肯定不成立,“exists myLock”会显示锁 Key 已经存在了。
第二个 if 判断会成立,因为 myLock 的 Hash 数据结构中包含的那个 ID,就是客户端 1 的那个 ID,也就是“8743c9c0-0795-4907-87fd-6c719a6b4586:1”。
此时就会执行可重入加锁的逻辑,他会用:incrby myLock 8743c