【分布式锁】03-使用Redisson实现RedLock原理

前言

前面已经学习了Redission可重入锁以及公平锁的原理,接着看看Redission是如何来实现RedLock的。

RedLock原理

RedLock是基于redis实现的分布式锁,它能够保证以下特性:

  • 互斥性:在任何时候,只能有一个客户端能够持有锁;避免死锁:
  • 当客户端拿到锁后,即使发生了网络分区或者客户端宕机,也不会发生死锁;(利用key的存活时间)
  • 容错性:只要多数节点的redis实例正常运行,就能够对外提供服务,加锁或者释放锁;

RedLock算法思想,意思是不能只在一个redis实例上创建锁,应该是在多个redis实例上创建锁,n / 2 + 1,必须在大多数redis节点上都成功创建锁,才能算这个整体的RedLock加锁成功,避免说仅仅在一个redis实例上加锁而带来的问题。

Redisson实现原理

Redisson中有一个MultiLock的概念,可以将多个锁合并为一个大锁,对一个大锁进行统一的申请加锁以及释放锁

而Redisson中实现RedLock就是基于MultiLock 去做的,接下来就具体看看对应的实现吧

RedLock使用案例

先看下官方的代码使用: (https://github.com/redisson/redisson/wiki/8.-distributed-locks-and-synchronizers#84-redlock)

RLock lock1 = redisson1.getLock("lock1");
RLock lock2 = redisson2.getLock("lock2");
RLock lock3 = redisson3.getLock("lock3");

RLock redLock = anyRedisson.getRedLock(lock1, lock2, lock3);

// traditional lock method
redLock.lock();

// or acquire lock and automatically unlock it after 10 seconds
redLock.lock(10, TimeUnit.SECONDS);

// or wait for lock aquisition up to 100 seconds 
// and automatically unlock it after 10 seconds
boolean res = redLock.tryLock(100, 10, TimeUnit.SECONDS);
if (res) {
   try {
     ...
   } finally {
       redLock.unlock();
   }
}

这里是分别对3个redis实例加锁,然后获取一个最后的加锁结果。

RedissonRedLock实现原理

上面示例中使用redLock.lock()或者tryLock()最终都是执行RedissonRedLock中方法。

RedissonRedLock 继承自 RedissonMultiLock, 实现了其中的一些方法:

public class RedissonRedLock extends RedissonMultiLock {
    public RedissonRedLock(RLock... locks) {
        super(locks);
    }

    /**
     * 锁可以失败的次数,锁的数量-锁成功客户端最小的数量
     */
    @Override
    protected int failedLocksLimit() {
        return locks.size() - minLocksAmount(locks);
    }
    
    /**
     * 锁的数量 / 2 + 1,例如有3个客户端加锁,那么最少需要2个客户端加锁成功
     */
    protected int minLocksAmount(final List<RLock> locks) {
        return locks.size()/2 + 1;
    }

    /** 
     * 计算多个客户端一起加锁的超时时间,每个客户端的等待时间
     * remainTime默认为4.5s
     */
    @Override
    protected long calcLockWaitTime(long remainTime) {
        return Math.max(remainTime / locks.size(), 1);
    }
    
    @Override
    public void unlock() {
        unlockInner(locks);
    }

}

看到locks.size()/2 + 1 ,例如我们有3个客户端实例,那么最少2个实例加锁成功才算分布式锁加锁成功。

接着我们看下lock()的具体实现

RedissonMultiLock实现原理

public class RedissonMultiLock implements Lock {

    final List<RLock> locks = new ArrayList<RLock>();

    public RedissonMultiLock(RLock... locks) {
        if (locks.length == 0) {
            throw new IllegalArgumentException("Lock objects are not defined");
        }
        this.locks.addAll(Arrays.asList(locks));
    }

    public boolean tryLock(long waitTime, long leaseTime, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
        long newLeaseTime = -1;
        if (leaseTime != -1) {
            // 如果等待时间设置了,那么将等待时间 * 2
            newLeaseTime = unit.toMillis(waitTime)*2;
        }
        
        // time为当前时间戳
        long time = System.currentTimeMillis();
        long remainTime = -1;
        if (waitTime != -1) {
            remainTime = unit.toMillis(waitTime);
        }
        // 计算锁的等待时间,RedLock中:如果remainTime=-1,那么lockWaitTime为1
        long lockWaitTime = calcLockWaitTime(remainTime);
        
        // RedLock中failedLocksLimit即为n/2 + 1
        int failedLocksLimit = failedLocksLimit();
        List<RLock> acquiredLocks = new ArrayList<RLock>(locks.size());
        // 循环每个redis客户端,去获取锁
        for (ListIterator<RLock> iterator = locks.listIterator(); iterator.hasNext();) {
            RLock lock = iterator.next();
            boolean lockAcquired;
            try {
                // 调用tryLock方法去获取锁,如果获取锁成功,则lockAcquired=true
                if (waitTime == -1 && leaseTime == -1) {
                    lockAcquired = lock.tryLock();
                } else {
                    long awaitTime = Math.min(lockWaitTime, remainTime);
                    lockAcquired = lock.tryLock(awaitTime, newLeaseTime, TimeUnit.MILLISECONDS);
                }
            } catch (Exception e) {
                lockAcquired = false;
            }
            
            // 如果获取锁成功,将锁加入到list集合中
            if (lockAcquired) {
                acquiredLocks.add(lock);
            } else {
                // 如果获取锁失败,判断失败次数是否等于失败的限制次数
                // 比如,3个redis客户端,最多只能失败1次
                // 这里locks.size = 3, 3-x=1,说明只要成功了2次就可以直接break掉循环
                if (locks.size() - acquiredLocks.size() == failedLocksLimit()) {
                    break;
                }

                // 如果最大失败次数等于0
                if (failedLocksLimit == 0) {
                    // 释放所有的锁,RedLock加锁失败
                    unlockInner(acquiredLocks);
                    if (waitTime == -1 && leaseTime == -1) {
                        return false;
                    }
                    failedLocksLimit = failedLocksLimit();
                    acquiredLocks.clear();
                    // 重置迭代器 重试再次获取锁
                    while (iterator.hasPrevious()) {
                        iterator.previous();
                    }
                } else {
                    // 失败的限制次数减一
                    // 比如3个redis实例,最大的限制次数是1,如果遍历第一个redis实例,失败了,那么failedLocksLimit会减成0
                    // 如果failedLocksLimit就会走上面的if逻辑,释放所有的锁,然后返回false
                    failedLocksLimit--;
                }
            }
            
            if (remainTime != -1) {
                remainTime -= (System.currentTimeMillis() - time);
                time = System.currentTimeMillis();
                if (remainTime <= 0) {
                    unlockInner(acquiredLocks);
                    return false;
                }
            }
        }

        if (leaseTime != -1) {
            List<RFuture<Boolean>> futures = new ArrayList<RFuture<Boolean>>(acquiredLocks.size());
            for (RLock rLock : acquiredLocks) {
                RFuture<Boolean> future = rLock.expireAsync(unit.toMillis(leaseTime), TimeUnit.MILLISECONDS);
                futures.add(future);
            }
            
            for (RFuture<Boolean> rFuture : futures) {
                rFuture.syncUninterruptibly();
            }
        }
        
        return true;
    }
}

核心代码都已经加了注释,实现原理其实很简单,基于RedLock思想,遍历所有的Redis客户端,然后依次加锁,最后统计成功的次数来判断是否加锁成功。

原文:【分布式锁】03-使用Redisson实现RedLock原理

 

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