Redisson看门狗机制-编程知识

一、背景

网上redis分布式锁的工具方法，大都满足互斥、防止死锁的特性，有些工具方法会满足可重入特性。如果只满足上述3种特性会有哪些隐患呢？redis分布式锁无法自动续期，比如，一个锁设置了1分钟超时释放，如果拿到这个锁的线程在一分钟内没有执行完毕，那么这个锁就会被其他线程拿到，可能会导致严重的线上问题。

既然存在锁过期而任务未执行完毕的情况，那是否有一种可以在任务未完成时自动续期的机制呢，几年前在redisson中找到了看门狗的自动续期机制，就是解决这种分布式锁自动续期的问题的。
在这里插入图片描述
Redisson 锁的加锁机制如上图所示，线程去获取锁，获取成功则执行lua脚本，保存数据到redis数据库。如果获取失败: 一直通过while循环尝试获取锁(可自定义等待时间，超时后返回失败)，获取成功后，执行lua脚本，保存数据到redis数据库。Redisson提供的分布式锁是支持锁自动续期的，也就是说，如果线程仍旧没有执行完，那么redisson会自动给redis中的目标key延长超时时间，这在Redisson中称之为 Watch Dog 机制

二、redisson 看门狗使用以及原理

1.redisson配置和初始化

pom.xml

<dependency><groupId>org.redisson</groupId><artifactId>redisson-spring-boot-starter</artifactId><version>3.16.4</version>
</dependency>

application.yaml

redis:host: xxxxxxxpassword: xxxxxxmax-active: 8max-idle: 500max-wait: 1min-idle: 0port: 6379timeout: 1000msdatabase: 0

redisson配置类

@Configuration
public class RedisConfig {//最简单的redisson初始化配置@Beanpublic RedissonClient getRedisson() {Config config = new Config();config.useSingleServer().setAddress("redis://" + host + ":" + port).setPassword(password);return Redisson.create(config);}
}

2.redisson看门狗使用

使用redisson分布式锁的目的主要是防止分布式应用产生的并发问题，所以一般会进行一下调整改为AOP形式去进行业务代码解耦。这里会加入自定义注解和AOP。

@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface RedisLock {//锁的名称String lockName();//锁的失效时间long leaseTime() default 3;//是否开启看门狗，默认开启，开启时锁的失效时间不执行。任务未完成时会自动续期锁时间//使用看门狗，锁默认redis失效时间未30秒。失效时间剩余1/3时进行续期判断，是否需要续期boolean watchdog() default true;
}

public class RedisLockAspect {@Autowiredprivate RedissonClient redissonClient;private static final String REDIS_PREFIX = "redisson_lock:";@Around("@annotation(redisLock)")public Object around(ProceedingJoinPoint joinPoint, RedisLock redisLock) throws Throwable {String lockName = redisLock.lockName();RLock rLock = redissonClient.getLock(REDIS_PREFIX + lockName);Object result = null;boolean isLock;if(redisLock.watchdog()){isLock =rLock.tryLock(0, TimeUnit.SECONDS);}else {isLock =rLock.tryLock(0,redisLock.leaseTime(), TimeUnit.SECONDS);}if(isLock){try {//执行方法result = joinPoint.proceed();} finally {if (rLock.isLocked() && rLock.isHeldByCurrentThread()) {rLock.unlock();}}}else {log.warn("The lock has been taken:{}",REDIS_PREFIX + lockName);}return result;}
}

@Scheduled(cron = "*/10 * * * * ?")//使用注解进行加锁@RedisLock(lockName = "npa_lock_test",watchdog = true)public void redisLockTest() {System.out.println("get lock and perform a task");try {Thread.sleep(20000L);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}

这里使用定时任务进行模拟调用，10秒一次定时任务请求，线程执行睡眠20秒后完成。下面看一下执行结果。当获取锁后，第二次定时任务执行时。锁未被释放。所以失败，第三次获取时所已经释放，所以成功。
如果拿到分布式锁的节点宕机，且这个锁正好处于锁住的状态时，会出现锁死的状态，为了避免这种情况的发生，锁都会设置一个过期时间。这样也存在一个问题，加入一个线程拿到了锁设置了30s超时，在30s后这个线程还没有执行完毕，锁超时释放了，就会导致问题，Redisson给出了自己的答案，就是 watch dog 自动延期机制。
Redisson提供了一个监控锁的看门狗，它的作用是在Redisson实例被关闭前，不断的延长锁的有效期，也就是说，如果一个拿到锁的线程一直没有完成逻辑，那么看门狗会帮助线程不断的延长锁超时时间，锁不会因为超时而被释放。
默认情况下，看门狗的续期时间是30s，也可以通过修改Config.lockWatchdogTimeout来另行指定。另外Redisson 还提供了可以指定leaseTime参数的加锁方法来指定加锁的时间。超过这个时间后锁便自动解开了，不会延长锁的有效期。

3.redisson源码

Redisson的源码版本基于：3.16.4，同时需要注意的是：
watchDog 只有在未显示指定加锁时间（leaseTime）时才会生效。（这点很重要）
lockWatchdogTimeout设定的时间不要太小，比如我之前设置的是 100毫秒，由于网络直接导致加锁完后，watchdog去延期时，这个key在redis中已经被删除了。
在调用lock方法时，会最终调用到tryAcquireAsync。调用链为：lock()->tryAcquire->tryAcquireAsync,详细解释如下：

使用了RFuture（相关内容涉及Netty异步回调模式-Future和Promise剖析）去启动异步线程执行

private <T> RFuture<Long> tryAcquireAsync(long waitTime, long leaseTime, TimeUnit unit, long threadId) {RFuture<Long> ttlRemainingFuture;//如果指定了加锁时间，会直接去加锁if (leaseTime != -1) {ttlRemainingFuture = tryLockInnerAsync(waitTime, leaseTime, unit, threadId, RedisCommands.EVAL_LONG);} else {//没有指定加锁时间 会先进行加锁，并且默认时间就是 LockWatchdogTimeout的时间//这个是异步操作 返回RFuture 类似netty中的futurettlRemainingFuture = tryLockInnerAsync(waitTime, internalLockLeaseTime,TimeUnit.MILLISECONDS, threadId, RedisCommands.EVAL_LONG);}//这里也是类似netty Future 的addListener，在future内容执行完成后执行ttlRemainingFuture.onComplete((ttlRemaining, e) -> {if (e != null) {return;}// lock acquiredif (ttlRemaining == null) {// leaseTime不为-1时，不会自动延期if (leaseTime != -1) {internalLockLeaseTime = unit.toMillis(leaseTime);} else {//这里是定时执行 当前锁自动延期的动作,leaseTime为-1时，才会自动延期scheduleExpirationRenewal(threadId);}}});return ttlRemainingFuture;}

scheduleExpirationRenewal 中会调用renewExpiration。这里我们可以看到是启用一个timeout定时，去执行延期动作，

private void renewExpiration() {ExpirationEntry ee = EXPIRATION_RENEWAL_MAP.get(getEntryName());if (ee == null) {return;}Timeout task = commandExecutor.getConnectionManager().newTimeout(new TimerTask() {@Overridepublic void run(Timeout timeout) throws Exception {ExpirationEntry ent = EXPIRATION_RENEWAL_MAP.get(getEntryName());if (ent == null) {return;}Long threadId = ent.getFirstThreadId();if (threadId == null) {return;}RFuture<Boolean> future = renewExpirationAsync(threadId);future.onComplete((res, e) -> {if (e != null) {log.error("Can't update lock " + getRawName() + " expiration", e);EXPIRATION_RENEWAL_MAP.remove(getEntryName());return;}if (res) {//如果 没有报错，就再次定时延期// reschedule itselfrenewExpiration();} else {cancelExpirationRenewal(null);}});}// 这里我们可以看到定时任务 是 lockWatchdogTimeout 的1/3时间去执行 renewExpirationAsync}, internalLockLeaseTime / 3, TimeUnit.MILLISECONDS);ee.setTimeout(task);}

protected RFuture<Boolean> renewExpirationAsync(long threadId) {return this.evalWriteAsync(this.getRawName(), LongCodec.INSTANCE, RedisCommands.EVAL_BOOLEAN, "if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2]) == 1) then redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); return 1; end; return 0;", Collections.singletonList(this.getRawName()), this.internalLockLeaseTime, this.getLockName(threadId));}