Redis與Zookeeper實現分佈式鎖的區別

時間 2019-11-06

標籤 redis zookeeper 實現分佈式區別欄目 Redis 简体版

原文原文鏈接

Redis實現分佈式鎖

　　1.根據lockKey區進行setnx（set not exist，若是key值爲空，則正常設置，返回1，不然不會進行設置並返回0）操做，若是設置成功，表示已經得到鎖，不然並無獲取鎖。node

　　2.若是沒有得到鎖，去Redis上拿到該key對應的值，在該key上咱們存儲一個時間戳（用毫秒錶示，t1），爲了不死鎖以及其餘客戶端佔用該鎖超過必定時間（5秒），使用該客戶端當前時間戳，與存儲的時間戳做比較。redis

　　3.若是沒有超過該key的使用時限，返回false，表示其餘人正在佔用該key，不能強制使用；若是已經超過期限，那咱們就能夠進行解鎖，使用咱們的時間戳來代替該字段的值。算法

　　4.可是若是在setnx失敗後，get該值卻沒法拿到該字段時，說明操做以前該鎖已經被釋放，這個時候，最好的辦法就是從新執行一遍setnx方法來獲取其值以得到該鎖。session

　　釋放鎖：刪除redis中key異步

 1 public class RedisKeyLock {
 2     private static Logger logger = Logger.getLogger(RedisKeyLock.class);
 3     private final static long ACCQUIRE_LOCK_TIMEOUT_IN_MS = 10 * 1000;
 4     private final static int EXPIRE_IN_SECOND = 5;//鎖失效時間
 5     private final static long WAIT_INTERVAL_IN_MS = 100;
 6     private static RedisKeyLock lock;
 7     private JedisPool jedisPool;
 8     private RedisKeyLock(JedisPool pool){
 9         this.jedisPool = pool;
10     }
11     public static RedisKeyLock getInstance(JedisPool pool){
12         if(lock == null){
13             lock = new RedisKeyLock(pool);
14         }
15         return lock;
16     }
17  
18     public void lock(final String redisKey) {
19         Jedis resource = null;
20         try {
21             long now = System.currentTimeMillis();
22             resource = jedisPool.getResource();
23             long timeoutAt = now + ACCQUIRE_LOCK_TIMEOUT_IN_MS;
24             boolean flag = false;
25             while (true) {
26                 String expireAt = String.valueOf(now + EXPIRE_IN_SECOND * 1000);
27                 long ret = resource.setnx(redisKey, expireAt);
28                 if (ret == 1) {//已獲取鎖
29                     flag = true;
30                     break;
31                 } else {//未獲取鎖，重試獲取鎖
32                     String oldExpireAt = resource.get(redisKey);
33                     if (oldExpireAt != null && Long.parseLong(oldExpireAt) < now) {
34                         oldExpireAt = resource.getSet(redisKey, expireAt);
35                         if (Long.parseLong(oldExpireAt) < now) {
36                             flag = true;
37                             break;
38                         }
39                     }
40                 }
41                 if (timeoutAt < now) {
42                     break;
43                 }
44               TimeUnit.NANOSECONDS.sleep(WAIT_INTERVAL_IN_MS);
45             }
46             if (!flag) {
47                 throw new RuntimeException("canot acquire lock now ...");
48             }
49         } catch (JedisException je) {
50             logger.error("lock", je);
51             je.printStackTrace();
52             if (resource != null) {
53                 jedisPool.returnBrokenResource(resource);
54             }
55         } catch (Exception e) {
56             e.printStackTrace();
57             logger.error("lock", e);
58         } finally {
59             if (resource != null) {
60                 jedisPool.returnResource(resource);
61             }
62         }
63     }
64     public boolean unlock(final String redisKey) {
65         Jedis resource = null;
66         try {
67             resource = jedisPool.getResource();
68             resource.del(redisKey);
69             return true;
70         } catch (JedisException je) {
71             je.printStackTrace();
72             if (resource != null) {
73                 jedisPool.returnBrokenResource(resource);
74             }
75             return false;
76         } catch (Exception e) {
77             logger.error("lock", e);
78             return false;
79         } finally {
80             if (resource != null) {
81                 jedisPool.returnResource(resource);
82             }
83         }
84     }
85 }

另外一個版本：分佈式

　　SET my:lock 隨機值 NX PX 30000性能

　　這個的NX的意思就是隻有key不存在的時候纔會設置成功，PX 30000的意思是30秒後鎖自動釋放。別人建立的時候若是發現已經有了就不能加鎖了。ui

　　釋放鎖就是刪除key，可是通常能夠用lua腳本刪除，判斷value同樣才刪除this

　　爲啥要用隨機值呢？由於若是某個客戶端獲取到了鎖，可是阻塞了很長時間才執行完，此時可能已經自動釋放鎖了，此時可能別的客戶端已經獲取到了這個鎖，要是你這個時候直接刪除key的話會有問題，因此得用隨機值加上面的lua腳原本釋放鎖。（就是根據這個隨機值來判斷這個鎖是否是本身加的）lua

　　若是是Redis是單機，會有問題。由於若是是普通的redis單實例，那就是單點故障。單節點掛了會致使鎖失效。

　　若是是redis普通主從，那redis主從異步複製，若是主節點掛了，key還沒同步到從節點，此時從節點切換爲主節點，別人就會拿到鎖。

RedLock算法

　　這個場景是假設有一個redis cluster，有5個redis master實例。而後執行以下步驟獲取一把鎖：

　　獲取當前時間戳，單位是毫秒

　　跟上面相似，輪流嘗試在每一個master節點上建立鎖，過時時間較短，通常就幾十毫秒

　　嘗試在大多數節點上創建一個鎖，好比5個節點就要求是3個節點（n / 2 +1）

　　客戶端計算創建好鎖的時間，若是創建鎖的時間小於超時時間，就算創建成功了

　　要是鎖創建失敗了，那麼就依次刪除這個鎖

　　只要別人創建了一把分佈式鎖，你就得不斷輪詢去嘗試獲取鎖

Zookeeper實現分佈式鎖

基於臨時順序節點：

　　1.客戶端調用create()方法建立名爲「locknode/guid-lock-」的節點，須要注意的是，這裏節點的建立類型須要設置爲EPHEMERAL_SEQUENTIAL。

　　2.客戶端調用getChildren(「locknode」)方法來獲取全部已經建立的子節點。

　　3.客戶端獲取到全部子節點path以後，若是發現本身在步驟1中建立的節點是全部節點中序號最小的，那麼就認爲這個客戶端得到了鎖。

　　4.若是建立的節點不是全部節點中序號最小的，那麼則監視比本身建立節點的序列號小的最大的節點，進入等待。直到下次監視的子節點變動的時候，再進行子節點的獲取，判斷是否獲取鎖。

　　釋放鎖的過程相對比較簡單，就是刪除本身建立的那個子節點便可。

不太嚴謹的代碼：

  1 public class ZooKeeperDistributedLock implements Watcher{
  2     
  3     private ZooKeeper zk;
  4     private String locksRoot= "/locks";
  5     private String productId;
  6     private String waitNode;
  7     private String lockNode;
  8     private CountDownLatch latch;
  9     private CountDownLatch connectedLatch = new CountDownLatch(1);
 10 private int sessionTimeout = 30000; 
 11 
 12     public ZooKeeperDistributedLock(String productId){
 13         this.productId = productId;
 14          try {
 15        String address = "192.168.31.187:2181,192.168.31.19:2181,192.168.31.227:2181";
 16             zk = new ZooKeeper(address, sessionTimeout, this);
 17             connectedLatch.await();
 18         } catch (IOException e) {
 19             throw new LockException(e);
 20         } catch (KeeperException e) {
 21             throw new LockException(e);
 22         } catch (InterruptedException e) {
 23             throw new LockException(e);
 24         }
 25     }
 26 
 27     public void process(WatchedEvent event) {
 28         if(event.getState()==KeeperState.SyncConnected){
 29             connectedLatch.countDown();
 30             return;
 31         }
 32 
 33         if(this.latch != null) {  
 34             this.latch.countDown(); 
 35         }
 36     }
 37 
 38     public void acquireDistributedLock() {   
 39         try {
 40             if(this.tryLock()){
 41                 return;
 42             }
 43             else{
 44                 waitForLock(waitNode, sessionTimeout);
 45             }
 46         } catch (KeeperException e) {
 47             throw new LockException(e);
 48         } catch (InterruptedException e) {
 49             throw new LockException(e);
 50         } 
 51 }
 52 
 53     public boolean tryLock() {
 54         try {
 55          // 傳入進去的locksRoot + 「/」 + productId
 56         // 假設productId表明了一個商品id，好比說1
 57         // locksRoot = locks
 58         // /locks/10000000000，/locks/10000000001，/locks/10000000002
 59             lockNode = zk.create(locksRoot + "/" + productId, new byte[0], ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);
 60    
 61             // 看看剛建立的節點是否是最小的節點
 62          // locks：10000000000，10000000001，10000000002
 63             List<String> locks = zk.getChildren(locksRoot, false);
 64             Collections.sort(locks);
 65     
 66             if(lockNode.equals(locksRoot+"/"+ locks.get(0))){
 67                 //若是是最小的節點,則表示取得鎖
 68                 return true;
 69             }
 70     
 71             //若是不是最小的節點，找到比本身小1的節點
 72       int previousLockIndex = -1;
 73             for(int i = 0; i < locks.size(); i++) {
 74         if(lockNode.equals(locksRoot + 「/」 + locks.get(i))) {
 75                      previousLockIndex = i - 1;
 76             break;
 77         }
 78        }
 79        
 80        this.waitNode = locks.get(previousLockIndex);
 81         } catch (KeeperException e) {
 82             throw new LockException(e);
 83         } catch (InterruptedException e) {
 84             throw new LockException(e);
 85         }
 86         return false;
 87     }
 88      
 89     private boolean waitForLock(String waitNode, long waitTime) throws InterruptedException, KeeperException {
 90         Stat stat = zk.exists(locksRoot + "/" + waitNode, true);
 91         if(stat != null){
 92             this.latch = new CountDownLatch(1);
 93             this.latch.await(waitTime, TimeUnit.MILLISECONDS);                   this.latch = null;
 94         }
 95         return true;
 96 }
 97 
 98     public void unlock() {
 99         try {
100         // 刪除/locks/10000000000節點
101         // 刪除/locks/10000000001節點
102             System.out.println("unlock " + lockNode);
103             zk.delete(lockNode,-1);
104             lockNode = null;
105             zk.close();
106         } catch (InterruptedException e) {
107             e.printStackTrace();
108         } catch (KeeperException e) {
109             e.printStackTrace();
110         }
111 }
112 
113     public class LockException extends RuntimeException {
114         private static final long serialVersionUID = 1L;
115         public LockException(String e){
116             super(e);
117         }
118         public LockException(Exception e){
119             super(e);
120         }
121 }
122 
123 // 若是有一把鎖，被多我的給競爭，此時多我的會排隊，第一個拿到鎖的人會執行，而後釋放鎖，後面的每一個人都會去監聽排在本身前面的那我的建立的node上，一旦某我的釋放了鎖，排在本身後面的人就會被zookeeper給通知，一旦被通知了以後，就ok了，本身就獲取到了鎖，就能夠執行代碼了
124 
125 }