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《HBase权威指南》一3.4 行锁

简介:

本节书摘来异步社区《HBase权威指南》一书中的第3章,第3.4节,作者: 【美】Lars George 译者: 代志远 , 刘佳 , 蒋杰 责编: 杨海玲,更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看。

3.4 行锁

像put()、delete()、checkAndPut()这样的修改操作是独立执行的,这意味着在一个串行方式的执行中,对于每一行必须保证行级别的操作是原子性的。region服务器提供了一个行锁(row lock)的特性,这个特性保证了只有一个客户端能获取一行数据相应的锁,同时对该行进行修改。在实践中,大部分客户端应用程序都没有提供显式的锁,而是使用这个机制来保障每个操作的独立性。

文字用户应该尽可能地避免使用行锁。就像在RDBMS中,两个客户端很可能在拥有对方要请求的锁时,又同时请求对方已拥有的锁,这样便形成了一个死锁。

锁超时之前,两个被阻塞的客户端会占用一个服务器端的处理线程(handler),而这个线程是一种十分稀缺的资源。如果在一个频繁操作的行上发生了这种情况,那么很多其他的客户端会占用掉其所有的处理线程,阻塞所有其他客户端访问这台服务器,导致这个region服务器将不能为其负责的region内的行提供服务。

重申一下:在不必要的情况下,尽量不要使用行锁。如果必须使用,那么一定要节约占用锁的时间!
比如,当使用put()访问服务器时,Put实例可以通过以下构造函数生成:

Put(byte[] row)

这个构造函数就没有RowLock实例参数,所以服务器会在调用期间创建一个锁。实际上,通过客户端的API,得不到这个生存期短暂的服务器端的锁的实例。

除了服务器端隐式加锁之外,客户端也可以显式地对单行数据的多次操作进行加锁,通过以下调用便可以做到:

RowLock lockRow(byte[] row) throws IOException
void unlockRow(RowLock rl) throws IOException

第一个调用lockRow()需要一个行键作为参数,返回一个RowLock的实例,这个实例可以供后续的Put或者Delete的构造函数使用。一旦不再需要锁时,必须通过unlockRow()调用来释放它。

每一个排他锁(unique lock),无论是由服务器提供的,还是通过客户端API传入的,都能保护这一行不被其他锁锁定。换句话说,锁必须针对整个行,并且指定其行键,一旦它获得锁定权就能防止其他的并发修改。

当一个锁被服务器端或客户端显式获取之后,其他所有想要对这行数据加锁的客户端将会等待,直到当前锁被释放,或者锁的租期超时。后者是为了确保错误进程不会占用锁太长时间或无限期占用。

图像说明文字默认的锁超时时间是一分钟,但是可以在hbase-site.xml文件中添加以下配置项来修改这个默认值,时间以毫秒为单位:

< property>
  < name>hbase.regionserver.lease.period< /name>
  < value>120000< /value>
< /property>

通过添加以上代码,超时时间被设置为原来的两倍——120秒也就是2分钟。小心不要将这个值设得太大,因为每一个想获取被锁住的行的客户端都会阻塞并等待锁的恢复。
例3.17展示了如何在行上创建一个锁,该锁阻塞所有的并发读取。

例3.17 显式使用行锁

static class UnlockedPut implements Runnable { 
  @Override
   public void run() {
   try {
     HTable table = new HTable(conf,"testtable");
     Put put = new Put(ROW1);
     put.add(COLFAM1,QUAL1,VAL3);
       long time = System.currentTimeMillis();
     System.out.println("Thread trying to put same row now...");
     table.put(put);
     System.out.println("Wait time: " +
      (System.currentTimeMillis() - time)+ "ms");
    } catch(IOException e){
     System.err.println("Thread error: " + e);
  }
 }
}

System.out.println("Taking out lock...");
RowLock lock = table.lockRow(ROW1);
System.out.println("Lock ID: " + lock.getLockId());

Thread thread = new Thread(new UnlockedPut());
thread.start();

try {
  System.out.println("Sleeping 5secs in main()...");
  Thread.sleep(5000);
} catch(InterruptedException e){
 // ignore
}

try {
  Put put1 = new Put(ROW1,lock);
  put1.add(COLFAM1,QUAL1,VAL1);
  table.put(put1);

  Put put2 = new Put(ROW1,lock);
  put2.add(COLFAM1,QUAL1,VAL2);
  table.put(put2);
} catch(Exception e){
  System.err.println("Error: " + e);
} finally {
 System.out.println("Releasing lock...");
 table.unlockRow(lock);
}

使用一个异步的线程更新同一个行,但是不显式加锁。

put()调用会阻塞,直到锁被释放。

给整行加锁。

启动那个会阻塞的异步线程。

休眠一会儿,以阻塞其他写入操作。

在拥有锁的情况下创建Put。

在拥有锁的情况下创建另外一个Put。

释放锁,让阻塞线程继续执行。

执行这个例子代码时,应该能在控制台看到以下输出:

Taking out lock...
Lock ID: 4751274798057238718
Sleeping 5secs in main()...
Thread trying to put same row now...
Releasing lock...
Wait time: 5007ms
After thread ended...
KV: row1/colfam1:qual1/1300775520118/Put/vlen=4,Value: val2
KV: row1/colfam1:qual1/1300775520113/Put/vlen=4,Value: val1
KV: row1/colfam1:qual1/1300775515116/Put/vlen=4,Value: val3

从这个例子能看出,一个显示的锁是如何阻塞另一个使用隐式锁的线程的。主线程休眠了5秒,一醒来就调用了两次put(),分别将同一列设置为两个不同的数值。

主线程的锁一释放,阻塞线程的run()方法就继续执行并调用了第三个put。观察put操作在服务器端的执行情况,会觉得很有意思。读者可能注意到了,KeyValue实例的时间戳显示第三个put拥有最小的时间戳,虽然这个put表面上是最后执行的。这是因为线程中的put()调用是在两个主线程中的put()之前执行的,这之后主线程休眠了5秒。当put被发送到服务器时,如果它的时间戳没有被显式指定,服务器端会帮它设定时间戳,同时试图获得这一行的锁。但是示例代码中主线程已经获得了该行的锁,因此服务器端的处理一直等待了5秒多,锁被释放才得已继续。从上面的输出可以看出,主线程中两个put调用的执行以及行的解锁只花费了7毫秒的时间。

Get需要锁吗?

修改行时锁定行是有意义的,那么获取数据时是否需要加锁呢?Get类有一个构造器允许用户指定一个显式的锁:

Get(byte[] row,RowLock rowLock)

这是遗留的方法,但服务器端根本用不着这种方法,因为在获取数据的过程中,服务器根本不需要任何锁,而是应用了一个多版本的并发控制(multiversion concurrencycontrol-style)⑦机制来保证行级读操作。例如,get()调用永远不会返回写了一半的数据,比如当这些数据是另一个线程或者客户端写的。

这个就像是小规模的事务系统:只有当一个变动被应用到整个行之后,客户端才能读出这个改动。当改动在进行中时,所有的客户端读取操作得到的都将是所有列以前的状态。
当用户试图使用之前申请的显式锁,但锁的租约已经超时并恢复,用户将会从服务器得到一个以UnknownRowLockException形式报告的错误。这个异常告诉用户服务器已经废弃了用户尝试使用的锁。用户应该在代码中丢弃这个锁,然后请求一个新的锁再试图恢复锁定状态。

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