Redisson Watchdog实现原理与源码解析:分布式锁的自动续期机制

引言

在分布式系统中,Redis分布式锁是解决资源竞争问题的常用方案。然而,当持有锁的客户端因GC、网络延迟或处理时间过长导致锁过期时,可能引发数据一致性问题。Redisson的Watchdog(看门狗)机制通过自动续期解决了这一痛点。本文将深入分析其实现原理,结合源码揭示其工作机制。

一、Watchdog的核心原理

1.1 什么是Watchdog?

Watchdog是Redisson客户端的一个后台线程,用于监控并自动续期分布式锁。当客户端获取锁时未显式指定leaseTime(锁持有时间),Watchdog会启动,定期(默认每10秒)检查锁状态并延长锁的过期时间,避免业务未完成时锁提前释放。

1.2 核心机制

  • 锁续期条件:仅当未指定leaseTime时生效。

  • 续期规则:默认锁超时时间为30秒,每次续期重置为30秒。

  • 续期间隔:超时时间的1/3(即10秒)。

  • 自动释放:客户端宕机或进程退出时,Watchdog线程终止,锁超时后自动释放,避免死锁。


二、源码分析:从加锁到续期

2.1 关键类与入口

Redisson的分布式锁实现位于RedissonLock类中。核心方法为:

// 获取锁入口
void lock(long leaseTime, TimeUnit unit);

2.2 锁获取与Watchdog启动

leaseTime未设置(默认为-1)时,触发Watchdog初始化:

// RedissonLock.java
public void lock() {
    try {
        lock(-1, null, false);
    } // ...
}

 private void lock(long leaseTime, TimeUnit unit, boolean interruptibly) throws InterruptedException {
        long threadId = Thread.currentThread().getId();
        Long ttl = this.tryAcquire(-1L, leaseTime, unit, threadId);
        if (ttl != null) {
            CompletableFuture<RedissonLockEntry> future = this.subscribe(threadId);
            this.pubSub.timeout(future);
            RedissonLockEntry entry;
            if (interruptibly) {
                entry = (RedissonLockEntry)this.commandExecutor.getInterrupted(future);
            } else {
                entry = (RedissonLockEntry)this.commandExecutor.get(future);
            }

            try {
                while(true) {
                    ttl = this.tryAcquire(-1L, leaseTime, unit, threadId);
                    if (ttl == null) {
                        return;
                    }

                    if (ttl >= 0L) {
                        try {
                            entry.getLatch().tryAcquire(ttl, TimeUnit.MILLISECONDS);
                        } catch (InterruptedException var14) {
                            InterruptedException e = var14;
                            if (interruptibly) {
                                throw e;
                            }

                            entry.getLatch().tryAcquire(ttl, TimeUnit.MILLISECONDS);
                        }
                    } else if (interruptibly) {
                        entry.getLatch().acquire();
                    } else {
                        entry.getLatch().acquireUninterruptibly();
                    }
                }
            } finally {
                this.unsubscribe(entry, threadId);
            }
        }
    }

2.3 续期任务调度

scheduleExpirationRenewal()启动定时任务:

// RedissonBaseLock.java
protected void scheduleExpirationRenewal(long threadId) {
        ExpirationEntry entry = new ExpirationEntry();
        ExpirationEntry oldEntry = (ExpirationEntry)EXPIRATION_RENEWAL_MAP.putIfAbsent(this.getEntryName(), entry);
        if (oldEntry != null) {
            oldEntry.addThreadId(threadId);
        } else {
            entry.addThreadId(threadId);

            try {
                this.renewExpiration();
            } finally {
                if (Thread.currentThread().isInterrupted()) {
                    this.cancelExpirationRenewal(threadId);
                }

            }
        }

    }

  private void renewExpiration() {
        ExpirationEntry ee = (ExpirationEntry)EXPIRATION_RENEWAL_MAP.get(this.getEntryName());
        if (ee != null) {
            Timeout task = this.commandExecutor.getConnectionManager().newTimeout(new TimerTask() {
                public void run(Timeout timeout) throws Exception {
                    ExpirationEntry ent = (ExpirationEntry)RedissonBaseLock.EXPIRATION_RENEWAL_MAP.get(RedissonBaseLock.this.getEntryName());
                    if (ent != null) {
                        Long threadId = ent.getFirstThreadId();
                        if (threadId != null) {
                            CompletionStage<Boolean> future = RedissonBaseLock.this.renewExpirationAsync(threadId);
                            future.whenComplete((res, e) -> {
                                if (e != null) {
                                    RedissonBaseLock.log.error("Can't update lock " + RedissonBaseLock.this.getRawName() + " expiration", e);
                                    RedissonBaseLock.EXPIRATION_RENEWAL_MAP.remove(RedissonBaseLock.this.getEntryName());
                                } else {
                                    if (res) {
                                        RedissonBaseLock.this.renewExpiration();
                                    } else {
                                        RedissonBaseLock.this.cancelExpirationRenewal((Long)null);
                                    }

                                }
                            });
                        }
                    }
                }
            }, this.internalLockLeaseTime / 3L, TimeUnit.MILLISECONDS);
            ee.setTimeout(task);
        }
    }

2.4 续期操作实现

renewExpirationAsync()通过Lua脚本延长锁的过期时间:

  // RedissonBaseLock.java
    protected CompletionStage<Boolean> renewExpirationAsync(long threadId) {
        return this.evalWriteAsync(this.getRawName(), LongCodec.INSTANCE, RedisCommands.EVAL_BOOLEAN, 
                "if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2]) == 1) " +
                        "then redis.call('pexpire', KEYS[1], " +
                        "ARGV[1]); return 1; " +
                        "end; return 0;", 
                Collections.singletonList(this.getRawName()), this.internalLockLeaseTime, this.getLockName(threadId));
    }
  • Lua脚本逻辑:检查锁是否存在,若存在则重置过期时间为30秒(internalLockLeaseTime)。

三、Watchdog的生命周期

3.1 启动时机

  • 锁获取成功:未指定leaseTime时触发。

  • 锁重入:同一线程重复获取锁时不会重复启动。

3.2 停止条件

  • 锁释放:调用unlock()时清理续期任务。

  • 节点宕机:客户端进程终止,定时任务自动取消。


四、最佳实践与注意事项

4.1 正确配置参数

  • 锁超时时间:通过Config.lockWatchdogTimeout调整(默认30秒)。

  • 避免设置leaseTime:显式设置leaseTime会导致Watchdog失效。

4.2 避免陷阱

  • 锁竞争与超时:确保业务执行时间小于锁超时时间。

  • 网络分区风险:Redis集群脑裂可能导致锁失效,需配合Redlock算法使用。


五、总结

Redisson的Watchdog机制通过后台定时任务和Lua脚本的原子操作,实现了分布式锁的自动续期,解决了长任务场景下的锁超时问题。理解其源码逻辑有助于在实际开发中规避潜在风险,合理设计分布式锁的使用策略。


附录:Redisson版本
本文基于Redisson 3.17.7版本源码分析,不同版本实现可能略有差异。


希望这篇文章能帮助您深入理解Redisson的Watchdog机制。如有疑问,欢迎在评论区交流!

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