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Redisson是如何实现分布式锁的?

发表于 2018-8-15 14:30:12

针对项目中使用的分布式锁进行简单的示例配置以及源码解析,并列举源码中使用到的一些基础知识点,但是没有对redisson中使用到的netty知识进行解析。

本篇主要是对以下几个方面进行了探索

·Maven配置

·RedissonLock简单示例

·源码中使用到的Redis命令

·源码中使用到的lua脚本语义

·源码分析

Maven配置


RedissonLock简单示例

redission支持4种连接redis方式,分别为单机、主从、Sentinel、Cluster 集群,项目中使用的连接方式是Sentinel。

redis服务器不在本地的同学请注意权限问题。

Sentinel配置

Configconfig= new Config();

config.useSentinelServers().addSentinelAddress("127.0.0.1:6479","127.0.0.1:6489").setMasterName("master").setPassword("password").setDatabase(0);

RedissonClient redisson = Redisson.create(config);`

简单使用


源码中使用到的Redis命令

分布式锁主要需要以下redis命令,这里列举一下。在源码分析部分可以继续参照命令的操作含义。

1.EXISTS key :当 key 存在,返回1;若给定的 key 不存在,返回0。

2.GETSET key value:将给定 key 的值设为 value ,并返回 key 的旧值 (old value),当 key 存在但不是字符串类型时,返回一个错误,当key不存在时,返回nil。

3.GET key:返回 key 所关联的字符串值,如果 key 不存在那么返回 nil。

4.DEL key [KEY …]:删除给定的一个或多个 key ,不存在的 key 会被忽略,返回实际删除的key的个数(integer)。

5.HSET key field value:给一个key 设置一个{field=value}的组合值,如果key没有就直接赋值并返回1,如果field已有,那么就更新value的值,并返回0.

6.HEXISTS key field:当key中存储着field的时候返回1,如果key或者field至少有一个不存在返回0。

7.HINCRBY key field increment:将存储在key中的哈希(Hash)对象中的指定字段field的值加上增量increment。如果键key不存在,一个保存了哈希对象的新建将被创建。如果字段field不存在,在进行当前操作前,其将被创建,且对应的值被置为0,返回值是增量之后的值

8.PEXPIRE key milliseconds:设置存活时间,单位是毫秒。expire操作单位是秒。

9.PUBLISH channel message:向channel post一个message内容的消息,返回接收消息的客户端数。

源码中使用到的lua脚本语义

Redisson源码中,执行redis命令的是lua脚本,其中主要用到如下几个概念。

redis.call() 是执行redis命令.

KEYS[1] 是指脚本中第1个参数

ARGV[1] 是指脚本中第一个参数的值

返回值中nil与false同一个意思。

需要注意的是,在redis执行lua脚本时,相当于一个redis级别的锁,不能执行其他操作,类似于原子操作,也是redisson实现的一个关键点。

另外,如果lua脚本执行过程中出现了异常或者redis服务器直接宕掉了,执行redis的根据日志回复的命令,会将脚本中已经执行的命令在日志中删除。

源码分析

RLOCK结构

publicinterfaceRLockextendsLock,RExpirable{

voidlockInterruptibly(longleaseTime, TimeUnit unit)throwsInterruptedException;

booleantryLock(longwaitTime,longleaseTime, TimeUnit unit)throwsInterruptedException;

voidlock(longleaseTime, TimeUnit unit);

voidforceUnlock();

booleanisLocked();

booleanisHeldByCurrentThread();

intgetHoldCount();

FutureunlockAsync();

FuturetryLockAsync();

FuturelockAsync();

FuturelockAsync(longleaseTime, TimeUnit unit);

FuturetryLockAsync(longwaitTime, TimeUnit unit);

FuturetryLockAsync(longwaitTime,longleaseTime, TimeUnit unit);

}

该接口主要继承了Lock接口, 并扩展了部分方法, 比如:boolean tryLock(long waitTime, long leaseTime, TimeUnit unit)新加入的leaseTime主要是用来设置锁的过期时间, 如果超过leaseTime还没有解锁的话, redis就强制解锁. leaseTime的默认时间是30s

RedissonLock获取锁 tryLock源码

FuturetryLockInnerAsync(longleaseTime, TimeUnit unit,longthreadId){

internalLockLeaseTime = unit.toMillis(leaseTime);

returncommandExecutor.evalWriteAsync(getName(), LongCodec.INSTANCE, RedisCommands.EVAL_LONG,

"if (redis.call('exists', KEYS[1]) == 0) then "+

"redis.call('hset', KEYS[1], ARGV[2], 1); "+

"redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); "+

"return nil; "+

"end; "+

"if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2]) == 1) then "+

"redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[2], 1); "+

"redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); "+

"return nil; "+

"end; "+

"return redis.call('pttl', KEYS[1]);",

Collections.singletonList(getName()), internalLockLeaseTime, getLockName(threadId));

}

其中,

KEYS[1] 表示的是 getName() ,代表的是锁名 test_lock

ARGV[1] 表示的是 internalLockLeaseTime 默认值是30s

ARGV[2] 表示的是 getLockName(threadId) 代表的是 id:threadId 用锁对象id+线程id, 表示当前访问线程,用于区分不同服务器上的线程.

逐句分析:


if (redis.call(‘exists’, KEYS[1]) == 0) 如果锁名称不存在

then redis.call(‘hset’, KEYS[1], ARGV[2],1) 则向redis中添加一个key为test_lock的set,并且向set中添加一个field为线程id,值=1的键值对,表示此线程的重入次数为1

redis.call(‘pexpire’, KEYS[1], ARGV[1]) 设置set的过期时间,防止当前服务器出问题后导致死锁,return nil; end;返回nil 结束


if (redis.call(‘hexists’, KEYS[1], ARGV[2]) == 1) 如果锁是存在的,检测是否是当前线程持有锁,如果是当前线程持有锁

then redis.call(‘hincrby’, KEYS[1], ARGV[2], 1)则将该线程重入的次数++

redis.call(‘pexpire’, KEYS[1], ARGV[1]) 并且重新设置该锁的有效时间

return nil; end;返回nil,结束


锁存在, 但不是当前线程加的锁,则返回锁的过期时间。

RedissonLock解锁 unlock源码

@Override

publicvoidunlock(){

Boolean opStatus = commandExecutor.evalWrite(getName(), LongCodec.INSTANCE, RedisCommands.EVAL_BOOLEAN,

"if (redis.call('exists', KEYS[1]) == 0) then "+

"redis.call('publish', KEYS[2], ARGV[1]); "+

"return 1; "+

"end;"+

"if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[3]) == 0) then "+

"return nil;"+

"end; "+

"local counter = redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[3], -1); "+

"if (counter > 0) then "+

"redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[2]); "+

"return 0; "+

"else "+

"redis.call('del', KEYS[1]); "+

"redis.call('publish', KEYS[2], ARGV[1]); "+

"return 1; "+

"end; "+

"return nil;",

Arrays.asList(getName(), getChannelName()), LockPubSub.unlockMessage, internalLockLeaseTime, getLockName(Thread.currentThread().getId()));

if(opStatus ==null) {

thrownewIllegalMonitorStateException("attempt to unlock lock, not locked by current thread by node id: "

+ id +" thread-id: "+ Thread.currentThread().getId());

}

if(opStatus) {

cancelExpirationRenewal();

}

}

其中,

KEYS[1] 表是的是getName() 代表锁名test_lock

KEYS[2] 表示getChanelName() 表示的是发布订阅过程中使用的Chanel

ARGV[1] 表示的是LockPubSub.unLockMessage 是解锁消息,实际代表的是数字 0,代表解锁消息

ARGV[2] 表示的是internalLockLeaseTime 默认的有效时间 30s

ARGV[3] 表示的是getLockName(thread.currentThread().getId()),是当前锁id+线程id

语义分析:

if(redis.call('exists', KEYS[1]) == 0) then

redis.call('publish', KEYS[2], ARGV[1]);

return1;

end;

if (redis.call(‘exists’, KEYS[1]) == 0) 如果锁已经不存在(可能是因为过期导致不存在,也可能是因为已经解锁)

then redis.call(‘publish’, KEYS[2], ARGV[1]) 则发布锁解除的消息

return 1; end 返回1结束

if(redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[3]) ==0)then

returnnil;

end;

if (redis.call(‘hexists’, KEYS[1], ARGV[3]) == 0) 如果锁存在,但是若果当前线程不是加锁的线

then return nil;end 则直接返回nil 结束

local counter = redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[3], -1);

if(counter >0)then

redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[2]);

return0;

else

redis.call('del', KEYS[1]);

redis.call('publish', KEYS[2], ARGV[1]);

return1;

end;

local counter = redis.call(‘hincrby’, KEYS[1], ARGV[3], -1) 如果是锁是当前线程所添加,定义变量counter,表示当前线程的重入次数-1,即直接将重入次数-1

if (counter > 0)如果重入次数大于0,表示该线程还有其他任务需要执行

then redis.call(‘pexpire’, KEYS[1], ARGV[2]) 则重新设置该锁的有效时间

return 0 返回0结束

else redis.call(‘del’, KEYS[1]) 否则表示该线程执行结束,删除该锁

redis.call(‘publish’, KEYS[2], ARGV[1]) 并且发布该锁解除的消息

return 1; end;返回1结束

returnnil;

其他情况返回nil并结束

if(opStatus ==null) {

thrownewIllegalMonitorStateException("attempt to unlock lock, not locked by current thread by node id: "

+ id +" thread-id: "+ Thread.currentThread().getId());

}

脚本执行结束之后,如果返回值不是0或1,即当前线程去解锁其他线程的加锁时,抛出异常。

RedissonLock强制解锁源码

@Override

publicvoidforceUnlock()

{

get(forceUnlockAsync());

}

FutureforceUnlockAsync(){

cancelExpirationRenewal();

returncommandExecutor.evalWriteAsync(getName(), LongCodec.INSTANCE, RedisCommands.EVAL_BOOLEAN,

"if (redis.call('del', KEYS[1]) == 1) then "

+"redis.call('publish', KEYS[2], ARGV[1]); "

+"return 1 "

+"else "

+"return 0 "

+"end",

Arrays.asList(getName(), getChannelName()), LockPubSub.unlockMessage);

}

以上是强制解锁的源码,在源码中并没有找到forceUnlock()被调用的痕迹(也有可能是我没有找对),但是forceUnlockAsync()方法被调用的地方很多,大多都是在清理资源时删除锁。此部分比较简单粗暴,删除锁成功则并发布锁被删除的消息,返回1结束,否则返回0结束。

总结

这里只是简单的一个redisson分布式锁的测试用例,并分析了执行lua脚本这部分,如果要继续分析执行结束之后的操作,需要进行netty源码分析 ,redisson使用了netty完成异步和同步的处理。

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