文章来源:www.liangsonghua.me
作者介绍:京东资深工程师-梁松华,长期关注稳定性保障、敏捷开发、JAVA高级、微服务架构

一般情况下我们会通过下面的方法进行资源的一致性保护

// THIS CODE IS BROKENfunction writeData(filename, data) {    var lock = lockService.acquireLock(filename);    if (!lock) {        throw 'Failed to acquire lock';    }    try {        var file = storage.readFile(filename);        var updated = updateContents(file, data);        storage.writeFile(filename, updated);    } finally {        lock.release();    }}

但是很遗憾的是,上面这段代码是不安全的,比如客户端client-1获取锁后由于执行垃圾回收GC导致一段时间的停顿(stop-the-word GC pause)或者其他长时间阻塞操作,此时锁过期了,其他客户如client-2会获得锁,当client-1恢复后就会出现client-1client-2同时处理获得锁的状态

我们可能会想到通过令牌或者叫版本号的方式,然而在使用Redis作为锁服务时并不能解决上述的问题。不管我们怎么修改Redlock生成token的算法,使用unique random随机数是不安全的,使用引用计数也是不安全的,一个redis node服务可能会出宕机,多个redis node服务可能会出现同步异常(go out of sync)。Redlock锁会失效的根本原因是Redis使用getimeofday作为key缓存失效时间而不是监视器(monitonic lock),服务器的时钟出现异常回退无法百分百避免,ntp分布式时间服务也是个难点

分布式锁实现需要考虑锁的排它性和不能释放它人的锁,作者不推荐使用Redlock算法,推荐使用zookeeper或者数据库事务(个人不推荐:for update性能太差了)

补充:使用zookeeper实现分布式锁

可以通过客户端尝试创建节点路径,成功就获得锁,但是性能较差。更好的方式是利用zookeeper有序临时节点,最小序列获得锁,其他节点lock时需要阻塞等待前一个节点(比自身序列小的最大那个)释放锁(countDownLatch.wait()),当触发watch事件时将计数器减一(countDownLatch.countDown()),然后此时最小序列节点将会获得锁。可以利用Curator简化操作,示例如下

public static void main(String[] args) throws Exception {            //重试策略            RetryPolicy retryPolicy = new ExponentialBackoffRetry(1000, 3);            //创建工厂连接            final CuratorFramework curatorFramework = CuratorFrameworkFactory.builder().connectString(connetString)                    .sessionTimeoutMs(sessionTimeOut).retryPolicy(retryPolicy).build();            curatorFramework.start();            //创建分布式可重入排他锁,监听客户端为curatorFramework,锁的根节点为/locks            final InterProcessMutex mutex = new InterProcessMutex(curatorFramework, "/lock");            final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);            for (int i = 0; i < 100; i++) {                new Thread(new Runnable() {                    @Override                    public void run() {                        try {                            countDownLatch.await();                            //加锁                            mutex.acquire();                            process();                        } catch (Exception e) {                            e.printStackTrace();                        }finally {                            try {                                //释放锁                                mutex.release();                                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": release lock");                            } catch (Exception e) {                                e.printStackTrace();                            }                        }                    }                },"Thread" + i).start();            }            Thread.sleep(100);            countDownLatch.countDown();        }    }

补充:redis实现分布式锁

public enum  FreeLockUtil {    instance;    public static FreeLockUtil getInstance()    {        return instance;    }    @Autowired    @Qualifier("jimClient")    private Cluster jimClient;    @Autowired    private TdeUtil tdeUtil;    private String scriptHash;    @PostConstruct    public void init() {        String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";        scriptHash = jimClient.scriptLoad(script);    }    /**     * @Description: 没有获得锁时会返回空     * @Param: [key]     * @return: java.lang.String     * @Author: Pidan    */    public String lock(String lockKey)    {        String token = tdeUtil.random();        //不要将set和expire分开        Boolean lockRes = jimClient.set(lockKey, token, 1L,TimeUnit.MINUTES, false);        return lockRes?token:null;    }    /**     * @Description: 类似CAS版本号    * @Param: [key, value]     * @return: void     * @Author: Pidan    */    public void unlock(String lockKey,String token)    {        //不要在客户端使用get-if-equals-del      jimClient.evalsha(scriptHash, Collections.singletonList(lockKey),Collections.singletonList(token),true);    }}

不管是基于Redis或者是Zookeeper实现分布式锁都有各点的优缺点,Redis的高并发是Zookeeper无法比拟的,但是Redis缓存的内存大小如果不足的话极有可能会导致信息丢失,反观使用Zookeeper实现分布式锁,会导致性能开销比较高,因为需要动态创建删除临时节点,频繁操作磁盘读写,不过它的可靠性更高

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