查看: 29|回复: 0

[其他] 【分布式缓存系列】集群环境下Redis分布式锁的正确姿势

[复制链接]
  • TA的每日心情
    难过
    2016-4-26 10:45
  • 签到天数: 2 天

    [LV.1]初来乍到

    发表于 2019-9-5 10:38:52 | 显示全部楼层 |阅读模式
    一、前言
      在上一篇文章中,已经介绍了基于Redis实现分布式锁的正确姿势,但是上篇文章存在一定的缺陷——它加锁只作用在一个Redis节点上,如果通过sentinel保证高可用,如果master节点由于某些原因发生了主从切换,那么就会出现锁丢失的情况:
    • 客户端1在Redis的master节点上拿到了锁
    • Master宕机了,存储锁的key还没有来得及同步到Slave上
    • master故障,发生故障转移,slave节点升级为master节点
    • 客户端2从新的Master获取到了对应同一个资源的锁
      于是,客户端1和客户端2同时持有了同一个资源的锁。锁的安全性被打破了。针对这个问题。Redis作者antirez提出了RedLock算法来解决这个问题
    二、RedLock算法的实现思路
      antirez提出的redlock算法实现思路大概是这样的。
      客户端按照下面的步骤来获取锁:
    • 获取当前时间的毫秒数T1。
    • 按顺序依次向N个Redis节点执行获取锁的操作。这个获取锁的操作和上一篇中基于单Redis节点获取锁的过程相同。包括唯一UUID作为Value以及锁的过期时间(expireTime)。为了保证在某个在某个Redis节点不可用的时候算法能够继续运行,这个获取锁的操作还需要一个超时时间。它应该远小于锁的过期时间。客户端向某个Redis节点获取锁失败后,应立即尝试下一个Redis节点。这里失败包括Redis节点不可用或者该Redis节点上的锁已经被其他客户端持有。
    • 计算整个获取锁过程的总耗时。即当前时间减去第一步记录的时间。计算公司为T2=now()- T1。如果客户端从大多数Redis节点(>N/2 +1)成功获取到锁。并且获取锁总共消耗的时间小于锁的过期时间(即T2<expireTime)。则认为客户端获取锁成功,否则,认为获取锁失败
    • 如果获取锁成功,需要重新计算锁的过期时间。它等于最初锁的有效时间减去第三步计算出来获取锁消耗的时间,即expireTime - T2
    • 如果最终获取锁失败,那么客户端立即向所有Redis系欸但发起释放锁的操作。(和上一篇释放锁的逻辑一样)
      虽然说RedLock算法可以解决单点Redis分布式锁的安全性问题,但如果集群中有节点发生崩溃重启,还是会锁的安全性有影响的。具体出现问题的场景如下:
      假设一共有5个Redis节点:A, B, C, D, E。设想发生了如下的事件序列:
    • 客户端1成功锁住了A, B, C,获取锁成功(但D和E没有锁住)
    • 节点C崩溃重启了,但客户端1在C上加的锁没有持久化下来,丢失了
    • 节点C重启后,客户端2锁住了C, D, E,获取锁成功
      这样,客户端1和客户端2同时获得了锁(针对同一资源)。针对这样场景,解决方式也很简单,也就是让Redis崩溃后延迟重启,并且这个延迟时间大于锁的过期时间就好。这样等节点重启后,所有节点上的锁都已经失效了。也不存在以上出现2个客户端获取同一个资源的情况了。 
      相比之下,RedLock安全性和稳定性都比前一篇文章中介绍的实现要好很多,但要说完全没有问题不是。例如,如果客户端获取锁成功后,如果访问共享资源操作执行时间过长,导致锁过期了,后续客户端获取锁成功了,这样在同一个时刻又出现了2个客户端获得了锁的情况。所以针对分布式锁的应用的时候需要多测试。服务器台数越多,出现不可预期的情况也越多。如果客户端获取锁之后,在上面第三步发生了GC得情况导致GC完成后,锁失效了,这样同时也使得同一时间有2个客户端获得了锁。如果系统对共享资源有非常严格要求得情况下,还是建议需要做数据库锁得得方案来补充。如飞机票或火车票座位得情况。对于一些抢购获取,针对偶尔出现超卖,后续可以人为沟通置换得方式采用分布式锁得方式没什么问题。因为可以绝大部分保证分布式锁的安全性。
    三、分布式场景下基于Redis实现分布式锁的正确姿势
      目前redisson包已经有对redlock算法封装,接下来就具体看看使用redisson包来实现分布式锁的正确姿势。
      具体实现代码如下代码所示:

    [url=][/url]
    public interface DistributedLock {    /**     * 获取锁     * @author zhi.li     * @return 锁标识     */    String acquire();    /**     * 释放锁     * @author zhi.li     * @param indentifier     * @return     */    boolean release(String indentifier);}public class RedisDistributedRedLock implements DistributedLock {    /**     * redis 客户端     */    private RedissonClient redissonClient;    /**     * 分布式锁的键值     */    private String lockKey;    private RLock redLock;    /**     * 锁的有效时间 10s     */    int expireTime = 10 * 1000;    /**     * 获取锁的超时时间     */    int acquireTimeout  = 500;    public RedisDistributedRedLock(RedissonClient redissonClient, String lockKey) {        this.redissonClient = redissonClient;        this.lockKey = lockKey;    }    @Override    public String acquire() {        redLock = redissonClient.getLock(lockKey);        boolean isLock;        try{            isLock = redLock.tryLock(acquireTimeout, expireTime, TimeUnit.MILLISECONDS);            if(isLock){                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + lockKey + "获得了锁");                return null;            }        }catch (Exception e){            e.printStackTrace();        }        return null;    }    @Override    public boolean release(String indentifier) {        if(null != redLock){            redLock.unlock();            return true;        }        return false;    }}[url=][/url]

      由于RedLock是针对主从和集群场景准备。上面代码采用哨兵模式。所以要让上面代码运行起来,需要先本地搭建Redis哨兵模式。本人的环境是Windows,具体Windows 哨兵环境搭建参考文章:redis sentinel部署(Windows下实现)
      具体测试代码如下所示:

    [url=][/url]
    public class RedisDistributedRedLockTest {    static int n = 5;    public static void secskill() {        if(n <= 0) {            System.out.println("抢购完成");            return;        }        System.out.println(--n);    }    public static void main(String[] args) {        Config config = new Config();        //支持单机,主从,哨兵,集群等模式        //此为哨兵模式        config.useSentinelServers()                .setMasterName("mymaster")                .addSentinelAddress("127.0.0.1:26369","127.0.0.1:26379","127.0.0.1:26389")                .setDatabase(0);        Runnable runnable = () -> {            RedisDistributedRedLock redisDistributedRedLock = null;            RedissonClient redissonClient = null;            try {                redissonClient = Redisson.create(config);                redisDistributedRedLock = new RedisDistributedRedLock(redissonClient, "stock_lock");                redisDistributedRedLock.acquire();                secskill();                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在运行");            } finally {                if (redisDistributedRedLock != null) {                    redisDistributedRedLock.release(null);                }                redissonClient.shutdown();            }        };        for (int i = 0; i < 10; i++) {            Thread t = new Thread(runnable);            t.start();        }    }[url=][/url]

      具体的运行结果,如下图所示:
    四、总结
      到此,基于Redis实现分布式锁的就告一段落了,由于分布式锁的实现方式主要有:数据库锁的方式、基于Redis实现和基于Zookeeper实现。接下来的一篇文章将介绍基于Zookeeper分布式锁的正确姿势。
      本文所有代码地址:https://github.com/learninghard-lizhi/common-util

    您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册青鸟豆号

    本版积分规则

    Copyright 1999-2019 Beijing Aptech Beida Jade Bird Information Technology Co.,Ltd

    北大青鸟IT教育 北京阿博泰克北大青鸟信息技术有限公司 版权所有

    京ICP备11045574号-3 京公网安备11010802013845号

    快速回复 返回顶部 返回列表