• ZooKeeper实践方案:(7) 分布式锁


    1.基本介绍

    分布式锁是控制分布式系统之间同步訪问共享资源的一种方式,须要相互排斥来防止彼此干扰来保证一致性。

    利用Zookeeper的强一致性能够完毕锁服务。Zookeeper的官方文档是列举了两种锁。独占锁和共享锁。

    独占锁保证不论什么时候都仅仅有一个进程能或者资源的读写权限。共享锁能够同一时候有多个读,可是同一时刻最多仅仅能有一个写,读和写是相互排斥的。

    2.场景分析

    我们准备来实现相互排斥的锁,依照官网的思路,给定一个锁的路径,如/Lock,全部要申请这个锁的进程都在/Lock文件夹下创建一个/Lock/lock-的暂时序列节点,并监控/Lock的子节点变化事件。当子节点发送变化时用get_children()获取子节点的列表,假设发现进程发现自己拥有最小的一个序号,则获得锁。

    处理业务完成后须要释放锁,此时仅仅须要删除该暂时节点就可以。简单来说就是永远是拥有最小序号的进程获得锁。

    3.场景实践

    使用锁有两个主要的函数,就是lockunlock.定义为

    • Lock *lock(zhandle_t *zkhandle,const char *path)
      lock函数有两个參数,一个是zookeeper_init返回的句柄zkhandle,还有一个是锁的路径,假设成功则返回一个Lock的结构体指针。并同一时候获得锁,否则返回NULL。
    • int unlock(zhandle_t *zkhandle,Lock * *lock)
      unlock函数也有两个參数。一个是zookeeper_init返回的句柄zkhandle,还有一个是lock函数返回的结构体指针的指针

    接下来在看详细的实现。

    Lock *lock(zhandle_t *zkhandle,const char *path)
    {
        Lock *lock = create_lock(zkhandle,path);
        if(lock != NULL){
            while(try_lock(zkhandle,lock) == 0){
                sleep(1);
            }
        }else{
            fprintf(stderr,"error when create lock %s.
    ",path);
        }
    
        return lock;
    }


    • create_lock:负责锁的初始化。主要功能是负责创建{path}的节点已经{path}/lock-的暂时序列节点。

      {path}假设存在则不再创建。

    • try_lock:尝试加锁,这个函数不会等待,失败和成功都马上返回。其主要功能是获取{path}的子节点列表,并查看自己是否是拥有最小序列号的节点。假设是则返回1,否则返回0;

    lock函数初始化锁后,会持续的尝试加锁,直到成功。尽管我是这样实现的。可是过于简单粗暴(哈哈)。假设拿不到锁的话。持续就会堵塞在lock函数。

    int unlock(zhandle_t *zkhandle,Lock * *lock)
    {
        if(*lock){
            int ret = zoo_delete(zkhandle,(*lock)->selfpath,-1);
            if(ret != ZOK){
                fprintf(stderr,"error when release lock %s.
    ",(*lock)->selfpath);
            }
            free(*lock);
            *lock = NULL;
    
            return ret;
        }
    
        return ZOK;
    }


    unlock函数就很easy了。就是将create_lock中创建的暂时序列节点删除就能够了。

    接下来在看下模拟程序的功能。

    > ./mylock -h
    Usage : [mylock] [-h]  [-p path][-s ip:port] 
            -h Show help
            -p lock path
            -s zookeeper server ip:port
    For example:
        mylock -s 172.17.0.36:2181 -p /Lock


    模拟程序有3个选项。

    当中
    -s:为Zookeeper的server的ip:port.
    -p: 为锁的路径。

    分别同一时候执行多个mylock程序,就能够看到各个程序之间是怎样获取锁的了。

    最后是完整的代码:

    #include<stdio.h>  
    #include<string.h>  
    #include<unistd.h>
    #include"zookeeper.h"  
    #include"zookeeper_log.h"  
    
    char g_host[512]= "172.17.0.36:2181";  
    char g_path[512]= "/Lock";
    
    typedef struct Lock
    {
        char lockpath[1024];
        char selfpath[1024];
    }Lock;
    
    void print_usage();
    void get_option(int argc,const char* argv[]);
    
    /**********unitl*********************/  
    void print_usage()
    {
        printf("Usage : [mylock] [-h]  [-p path][-s ip:port] 
    ");
        printf("        -h Show help
    ");
        printf("        -p lock path
    ");
        printf("        -s zookeeper server ip:port
    ");
        printf("For example:
    ");
        printf("    mylock -s172.17.0.36:2181 -p /Lock
    ");
    }
    
    void get_option(int argc,const char* argv[])
    {
        extern char    *optarg;
        int            optch;
        int            dem = 1;
        const char    optstring[] = "hp:s:";
    
    
        while((optch = getopt(argc , (char * const *)argv , optstring)) != -1 )
        {
            switch( optch )
            {
            case 'h':
                print_usage();
                exit(-1);
            case '?':
                print_usage();
                printf("unknown parameter: %c
    ", optopt);
                exit(-1);
            case ':':
                print_usage();
                printf("need parameter: %c
    ", optopt);
                exit(-1);
            case 's':
                strncpy(g_host,optarg,sizeof(g_host));
                break;
            case 'p':
                strncpy(g_path,optarg,sizeof(g_path));
                break;
            default:
                break;
            }
        }
    } 
    
    Lock *create_lock(zhandle_t *zkhandle,const char *path)
    {
        char path_buffer[512]={0};
        int bufferlen = sizeof(path_buffer);
        Lock * lock = NULL;
    
        int ret = zoo_exists(zkhandle,path,0,NULL); 
        if(ret != ZOK){
            ret = zoo_create(zkhandle,path,"1.0",strlen("1.0"),  
                              &ZOO_OPEN_ACL_UNSAFE,0,  
                              path_buffer,bufferlen);  
            if(ret != ZOK){
                fprintf(stderr,"failed to create the path %s!
    ",path);
            }else{
                printf("create path %s successfully!
    ",path);
            }
        }
        if(ret == ZOK){
            char child_path[512];
            sprintf(child_path,"%s/lock-",path);
            ret = zoo_create(zkhandle,child_path,"1.0",strlen("1.0"),  
                              &ZOO_OPEN_ACL_UNSAFE,ZOO_SEQUENCE|ZOO_EPHEMERAL,  
                              path_buffer,bufferlen);  
            if(ret != ZOK){
                fprintf(stderr,"failed to create the path %s!
    ",path);
            }else{
                printf("create path %s successfully!
    ",path);
            }
        }
        if(ret == ZOK){
            lock = (Lock *)malloc(sizeof(Lock));
    
            strcpy(lock->lockpath,path);
            strcpy(lock->selfpath,path_buffer);
        }
    
        return lock;
    }
    
    int try_lock(zhandle_t *zkhandle,Lock *lock)
    {
        struct String_vector children;
        int i = 0;
        int ret = zoo_get_children(zkhandle,lock->lockpath,0,&children);
    
        if(ret != ZOK){
            fprintf(stderr,"error when get children of path %s
    ",lock->lockpath);
            ret = -1;
        }else{
            char *myseq = rindex(lock->selfpath,'/');
            if (myseq != NULL) myseq += 1;
    
            ret = 1;
            for(i = 0; i < children.count; ++i){
                if(strcmp(children.data[i],myseq) < 0){
                    ret = 0;
                    break;
                }            
            }
    
            for(i = 0; i < children.count; ++i){
                free(children.data[i]);
                children.data[i] = NULL;
            }
        }
    
        return ret;
    }
    
    Lock *lock(zhandle_t *zkhandle,const char *path)
    {
        Lock *lock = create_lock(zkhandle,path);
        if(lock != NULL){
            while(try_lock(zkhandle,lock) == 0){
                sleep(1);
            }
        }else{
            fprintf(stderr,"error when create lock %s.
    ",path);
        }
    
        return lock;
    }
    
    int unlock(zhandle_t *zkhandle,Lock * *lock)
    {
        if(*lock){
            int ret = zoo_delete(zkhandle,(*lock)->selfpath,-1);
            if(ret != ZOK){
                fprintf(stderr,"error when release lock %s.
    ",(*lock)->selfpath);
            }
            free(*lock);
            *lock = NULL;
    
            return ret;
        }
    
        return ZOK;
    }
    
    int main(int argc, const char *argv[])  
    {  
        int timeout = 30000;  
        char path_buffer[512];  
        int bufferlen=sizeof(path_buffer);  
    
        zoo_set_debug_level(ZOO_LOG_LEVEL_WARN); //设置日志级别,避免出现一些其它信息  
    
        get_option(argc,argv);
    
        zhandle_t* zkhandle = zookeeper_init(g_host,NULL, timeout, 0, (char *)"lock Test", 0);  
    
        if (zkhandle ==NULL)  
        {  
            fprintf(stderr, "Error when connecting to zookeeper servers...
    ");  
            exit(EXIT_FAILURE);  
        }  
    
        int ret = zoo_exists(zkhandle,g_path,0,NULL); 
        if(ret != ZOK){
            ret = zoo_create(zkhandle,g_path,"1.0",strlen("1.0"),  
                              &ZOO_OPEN_ACL_UNSAFE,0,  
                              path_buffer,bufferlen);  
            if(ret != ZOK){
                fprintf(stderr,"failed to create the path %s!
    ",g_path);
            }else{
                printf("create path %s successfully!
    ",g_path);
            }
        }
    
        if(ret == ZOK ){
           Lock *mylock = lock(zkhandle,g_path);
    
            if(mylock){
                printf("get lock of %s.
    ",g_path);
                printf("self path is %s.
    ",mylock->selfpath);
    
                printf("do something....
    ");
                getchar();
    
                unlock(zkhandle,&mylock);
            }    
        }
    
        zookeeper_close(zkhandle); 
    
        return 0;
    }



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