基于Redis分布式鎖的任務調度怎么實現

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在分布式大批量數據采集過程中，信源的管理尤為重要。為保證同一任務在同一時間，只能被一個采集器處理，必須保證任務調度的唯一性。通常我們在進行分布式數據采集時，一般情況下都會有一個調度模塊，其主要的職責就是負責采集任務的分發，同時保證任務的唯一性。

由于是分布式，涉及到多臺服務器(多機)，每臺服務器又涉及到多個采集器(多進程)，每個采集器又有可能涉及到多線程，所以，任務調度模塊中的鎖機制顯得尤為重要。一般情況下，鎖的實現方式，按照應用的實現架構，可能會有以下幾種類型：

• 如果處理程序是單進程多線程的，在 python下，就可以使用 threading 模塊的 Lock 對象來限制對共享變量的同步訪問，實現線程安全。

• 單機多進程的情況，在 python 下，可以使用 multiprocessing 的 Lock 對象來處理。

• 多機多進程部署的情況，就得依賴一個第三方組件（存儲鎖對象）來實現一個分布式的同步鎖了。

由于調度模塊是多機多進程多線程的處理機制，所以符合第三種方式。

分布式鎖實現方式

目前主流的分布式鎖實現方式有以下幾種：

• 基于數據庫來實現，如 mysql

• 基于緩存來實現，如 redis

• 基于 zookeeper 來實現

每種實現方式各有千秋，綜合考量，Redis是最為合適的選擇。主要原因是：

• redis 是基于內存來操作，存取速度比數據庫快，在高并發下，加鎖之后的性能不會下降太多

• redis 可以設置鍵值的生存時間（TTL）

• redis 的使用方式簡單，總體實現開銷小

但是，使用 redis 實現的分布鎖還需要具備以下幾個條件：

1. 同一個時刻只能有一個線程占有鎖，其他線程必須等待直到鎖被釋放

2. 鎖的操作必須滿足原子性

3. 不會發生死鎖，例如已獲得鎖的線程在釋放鎖之前突然異常退出，導致其他線程會一直在循環等待鎖被釋放

4. 鎖的添加和釋放必須由同一個線程來設置

我們使用 redis 來實現一個分布式同步鎖，來保證數據的一致性，需滿足一下特點：

• 滿足互斥性，同一個時刻只能有一個線程可以獲取鎖

• 利用 redis 的 ttl 來確保不會出現死鎖，但同時也會帶來由于鎖過期引發的多線程同時占有鎖的問題，需要我們合理設置鎖的過期時間來避免

• 利用鎖的唯一性來確保不會出現誤刪鎖的情況

我在實際操作過程中，把調度模塊從整個采集系統中拆離了出來，基于Java客戶端Jredis（JRedis是一個高性能的Java客戶端,用來連接到Redis分布式哈希鍵-值數據庫。提供同步和異步）+SpringBoot，實現了一個獨立的服務。以便其他各個采集器，通過HTTP方式請求所要處理的采集任務。其處理過程大致如下：

• 采集器通過HTTP方式，向調度中心發送任務請求；

• 調度中心判斷鎖是否存在，如果存在則直接返回空集合；

• 如果不存在鎖，則對請求加鎖，然后根據信源規則獲取相應的采集任務；

• 返回獲取到的任務(如果沒有待處理任務，則返回空)，然后刪除鎖。

調度模塊的代碼實現，大致如下所示：

public static List<Object> fetchTask(String lockKeyValue, RedisHashUtils redisHashUtils, HttpServletRequest request,

HashServiceInterface hif, ZSetServiceInterface zScoreSet, String dicName) {

List<Object> result = new ArrayList<Object>();

     try {

         String dicNameLock = "Dispatcher_Task_Lock";// 任務調度鎖；

         if (!redisHashUtils.keyIsExit(dicNameLock, lockKeyValue)) {// 判斷鎖是否存在

         // 添加鎖(把任務唯一性標識寫入記錄)；

          redisHashUtils.addOneData(dicNameLock, lockKeyValue,

            DateUtil.getYMDHMS());

         // 處理任務邏輯

        ..............................................

         // 刪除鎖（任務唯一性標識）；

         hsdi.remove(redisHashUtils, dicNameLock, lockKeyValue);

         } else {

            //鎖已存在

         System.out.println("正在處理任務，暫時返回空集合....");

         }

     } catch (

     Exception e) {e.printStackTrace();

     }

return result;

}

在實際的操作過程中，在進行鎖添加時，必須要給鎖加上過期時間，否則出現某些不可知的異常時，可能會導致鎖無法釋放，采集器一直無法獲取到采集任務的情況。

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