redisson中的看门狗机制总结

1:普通的Redis分布式锁的缺陷

我们在网上看到的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，我已经在秒杀系统故障排查文章中，看到好多因为这个缺陷导致的超卖了。

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。同时 redisson 还有公平锁、读写锁的实现。

public void test() throws Exception{
        RLock lock = redissonClient.getLock("guodong");    // 拿锁失败时会不停的重试
        // 具有Watch Dog 自动延期机制 默认续30s 每隔30/3=10 秒续到30s
        lock.lock();
        // 尝试拿锁10s后停止重试,返回false 具有Watch Dog 自动延期机制 默认续30s
        boolean res1 = lock.tryLock(10, TimeUnit.SECONDS); 
        // 没有Watch Dog ，10s后自动释放
        lock.lock(10, TimeUnit.SECONDS);
        // 尝试拿锁100s后停止重试,返回false 没有Watch Dog ，10s后自动释放
        boolean res2 = lock.tryLock(100, 10, TimeUnit.SECONDS);
        Thread.sleep(40000L);
        lock.unlock();
    }

2.Wath Dog的自动延期机制

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.源码解读

其实要想对一个框架深刻的了解，主要还是多看源码，目前的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：

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future
            ttlRemainingFuture = 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 acquired
            if (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,启用了一个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() {
            @Override
            public 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 itself
                        renewExpiration();
                    } 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);
    }

最终 scheduleExpirationRenewal会调用到 renewExpirationAsync，执行下面这段 lua脚本。他主要判断就是 这个锁是否在redis中存在，如果存在就进行 pexpire 延期。

protected RFuture<Boolean> renewExpirationAsync(long threadId) {
        return evalWriteAsync(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(getRawName()),
                internalLockLeaseTime, getLockName(threadId));
    }

4.结论

• watch dog 在当前节点存活时每10s给分布式锁的key续期 30s；
• watch dog 机制启动，且代码中没有释放锁操作时，watch dog 会不断的给锁续期；
• 如果程序释放锁操作时因为异常没有被执行，那么锁无法被释放，所以释放锁操作一定要放到 finally {} 中；
• 要使 watchLog机制生效 ，lock时 不要设置 过期时间
• watchlog的延时时间 可以由 lockWatchdogTimeout指定默认延时时间，但是不要设置太小。如100
• watchdog 会每 lockWatchdogTimeout/3时间，去延时。
• watchdog 通过 类似netty的 Future功能来实现异步延时
• watchdog 最终还是通过 lua脚本来进行延时