Redisson分布式锁底层原理

Redisson

现在最流行的redis分布式锁就是Redisson了,来看看它的底层原理就了解redis是如何使用分布式锁的了

原理分析

分布式锁要解决的是分布式环境下,并行相同代码的加锁功能;了解过redis分布式锁的人肯定知道,一开始redis作为分布式锁用的是setnx,再这基础上设置个定时过期时间,但这种方式有什么问题呢?

实际上看懂上图的人也就明白了那有什么问题,首先是原子性问题,setnx+过期时间这两个操作必须是原子性的,所以这可以用lua脚本解决

再然后是释放锁的时机该如何定?

  • 不管我们定多少过期时间,都不能保证,在这段时间内锁住的代码执行完成了,所以这个时间定多少都不好;
  • 如果不定时间,当执行完成后释放锁,问题就是如果执行到一半机器宕机,那这把锁就永远放不掉了

那Redisson是如何解决上述问题的呢?

  • 它对代码进行了精简的封装,我们的使用非常简单,甚至我们不用主动设置过期时间
  • 它设计了个watch dog看门狗,每隔10秒会检查一下是否还持有锁,若持有锁,就给他更新过期时间30秒;通过这样的设计,可以让他在没有释放锁之前一直持有锁,哪怕宕机了,也能自动释放锁
  • 而不能获得锁的客户端则是不断循环尝试加锁
  • 通过记录锁的客户端id,可以把它设计成可重入锁

Redisson 分布式锁在集群环境中提供了可靠的锁机制,适用于多节点部署的场景。其核心原理是基于 Redis 的原子操作来实现分布式环境下的锁控制,同时通过 Redisson 提供的 API 抽象出简单易用的接口,使得开发人员可以快速集成和使用分布式锁功能。 在集群环境中使用 Redisson 分布式锁时,可以通过以下方式获取和使用锁: ```java RLock lock = redisson.getLock("myDistributedLock"); lock.lock(); try { // 执行业务逻辑 } finally { lock.unlock(); } ``` 上述代码展示了如何获取一个分布式锁并进行加锁和解锁操作。Redisson 的 `RLock` 接口封装了锁的获取和释放逻辑,确保在分布式系统中能够安全地处理并发访问问题。 Redisson 分布式锁实现依赖于 Redis 的单线程特性和 Lua 脚本执行的原子性。当一个客户端请求加锁时,Redisson 会通过 Lua 脚本在 Redis 中设置一个键值对,并设置过期时间以防止死锁。如果多个客户端同时请求加锁,只有第一个成功写入键值对的客户端能够获得锁。 在 Redisson 集群环境中,锁的实现还考虑到了 Redis 集群的数据分片特性。Redisson 会根据锁的名称进行哈希计算,确定锁信息存储在哪个 Redis 节点上。这种机制确保了在集群环境下,锁的状态能够在多个节点之间正确分布和管理。 对于 Redisson 分布式锁的可重入性,其通过记录锁的持有者(通常是线程 ID)和重入次数来实现。当同一个线程多次请求同一个锁时,Redisson 会增加重入计数,而不是阻塞线程。解锁时,重入计数会递减,直到计数为零时才真正释放锁。这一特性简化了递归调用或嵌套加锁场景的处理。 在 Redis 主从架构+哨兵模式的环境下,Redisson 分布式锁存在一定的风险。如果在主库宕机时,锁信息尚未同步到从库,新的主库将无法继承锁的状态,导致其他客户端可能错误地获取锁。这一问题源于 Redis 的异步复制机制,而非 Redisson实现缺陷。为了避免此类问题,可以考虑使用 Redlock 算法或其他一致性更强的分布式锁方案。 为了增强 Redisson 分布式锁在集群环境中的可靠性,Redisson 提供了看门狗(Watchdog)机制。当锁被获取时,看门狗会定期刷新锁的过期时间,防止因业务逻辑执行时间过长而导致锁提前释放。这一机制确保了即使在复杂的网络环境下,锁的状态也能保持稳定。 此外,Redisson 还支持多种锁模式,如公平锁、读写锁等,以满足不同业务场景的需求。公平锁确保锁的获取顺序与请求顺序一致,而读写锁则允许多个读操作并发执行,但写操作互斥。这些锁类型在集群环境中同样适用,并且 Redisson 会根据集群配置自动调整锁的实现方式。 在实际部署 Redisson 分布式锁时,建议结合具体的 Redis 集群拓扑结构进行配置。例如,在 Redis 集群模式下,Redisson 会自动连接到集群中的所有节点,并根据锁的名称进行哈希计算以确定锁的存储位置。而在 Redis 主从+哨兵模式下,Redisson 会通过哨兵机制自动发现主库,并在主库发生切换时重新建立连接。 总之,Redisson 分布式锁在集群环境中的使用方法简单直观,其底层实现充分利用了 Redis 的原子操作和集群特性,确保了分布式系统中的锁管理能够高效、可靠地进行。
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