• 基于zookeeper实现分布式锁


    一、分布式锁介绍

            分布式锁主要用于在分布式环境中保护跨进程、跨主机、跨网络的共享资源实现互斥访问,以达到保证数据的一致性。

      线程锁:大家都不陌生,主要用来给方法、代码块加锁。当某个方法或者代码块使用锁时,那么在同一时刻至多仅有有一个线程在执行该段代码。当有多个线程访问同一对象的加锁方法/代码块时,同一时间只有一个线程在执行,其余线程必须要等待当前线程执行完之后才能执行该代码段。但是,其余线程是可以访问该对象中的非加锁代码块的。

      进程锁:也是为了控制同一操作系统中多个进程访问一个共享资源,只是因为程序的独立性,各个进程是无法控制其他进程对资源的访问的,但是可以使用本地系统的信号量控制(操作系统基本知识)。

      分布式锁:当多个进程不在同一个系统之中时,使用分布式锁控制多个进程对资源的访问。

    分布式锁到底是什么,怎么实现?

         说简单点,实现分布式锁必须要依靠第三方存储介质来存储锁的元数据等信息。比如分布式集群要操作某一行数据时,这个数据的流水号是唯一的,那么我们就把这个流水号作为一把锁的id,当某进程要操作该数据时,先去第三方存储介质中看该锁id是否存在,如果不存在,则将该锁id写入,然后执对该数据的操作;当其他进程要访问这个数据时,会先到第三方存储介质中查看有没有这个数据的锁id,有的话就认为这行数据目前已经有其他进程在使用了,就会不断地轮询第三方存储介质看其他进程是否释放掉该锁;当进程操作完该数据后,该进程就到第三方存储介质中把该锁id删除掉,这样其他轮询的进程就能得到对该锁的控制。

    二、架构介绍

            在介绍使用Zookeeper实现分布式锁之前,首先看当前的系统架构图

     解释: 左边的整个区域表示一个Zookeeper集群,locker是Zookeeper的一个持久节点,node_1、node_2、node_3是locker这个持久节点下面的临时顺序节点。client_1、client_2、client_n表示多个客户端,Service表示需要互斥访问的共享资源。

    三、分布式锁获取思路

            1.获取分布式锁的总体思路

            在获取分布式锁的时候在locker节点下创建临时顺序节点,释放锁的时候删除该临时节点。客户端调用createNode方法在locker下创建临时顺序节点,

    然后调用getChildren(“locker”)来获取locker下面的所有子节点,注意此时不用设置任何Watcher。客户端获取到所有的子节点path之后,如果发现自己在之

    前创建的子节点序号最小,那么就认为该客户端获取到了锁。如果发现自己创建的节点并非locker所有子节点中最小的,说明自己还没有获取到锁,

    此时客户端需要找到比自己小的那个节点,然后对其调用exist()方法,同时对其注册事件监听器。之后,让这个被关注的节点删除,则客户端的Watcher会

    收到相应通知,此时再次判断自己创建的节点是否是locker子节点中序号最小的,如皋是则获取到了锁,如果不是则重复以上步骤继续获取到比自己小的一个

    节点并注册监听。当前这个过程中还需要许多的逻辑判断。

    2.获取分布式锁的核心算法流程

            下面意一个流程图来分析获取分布式锁的完整算法,如下:

    解释:客户端A要获取分布式锁的时候首先到locker下创建一个临时顺序节点(node_n),然后立即获取locker下的所有(一级)子节点。

    此时因为会有多个客户端同一时间争取锁,因此locker下的子节点数量就会大于1。对于顺序节点,特点是节点名称后面自动有一个数字编号,

    先创建的节点数字编号小于后创建的,因此可以将子节点按照节点名称后缀的数字顺序从小到大排序,这样排在第一位的就是最先创建的顺序节点,

    此时它就代表了最先争取到锁的客户端!此时判断最小的这个节点是否为客户端A之前创建出来的node_n,如果是则表示客户端A获取到了锁,

    如果不是则表示锁已经被其它客户端获取,因此客户端A要等待它释放锁,也就是等待获取到锁的那个客户端B把自己创建的那个节点删除。

    此时就通过监听比node_n次小的那个顺序节点的删除事件来知道客户端B是否已经释放了锁,如果是,此时客户端A再次获取locker下的所有子节点,

    再次与自己创建的node_n节点对比,直到自己创建的node_n是locker的所有子节点中顺序号最小的,此时表示客户端A获取到了锁!

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