分布式锁-Zookeeper实现分布式锁

如何用Zookeeper实现分布式锁?

在学习分布式锁之前,需要首先了解一下Zookeeper的[临时顺序节点]。

什么是临时顺序节点?

让我们来回顾一下Zookeeper节点的概念:

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Zookeeper的数据存储结构就像一棵树,这棵树由节点组成,这种节点叫做Znode。

Znode分为四种类型:

1.持久节点 (PERSISTENT)

默认的节点类型。创建节点的客户端与zookeeper断开连接后,该节点依旧存在 。

2.持久节点顺序节点(PERSISTENT_SEQUENTIAL)

所谓顺序节点,就是在创建节点时,Zookeeper根据创建的时间顺序给该节点名称进行编号:

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3.临时节点(EPHEMERAL) 

和持久节点相反,当创建节点的客户端与zookeeper断开连接后,临时节点会被删除。

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4.临时顺序节点(EPHEMERAL_SEQUENTIAL) 
顾名思义,临时顺序节点结合和临时节点和顺序节点的特点:在创建节点时,Zookeeper根据创建的时间顺序给该节点名称进行编号;当创建节点的客户端与Zookeeper断开连接后,临时节点会被删除。

那临时顺序节点和Zookeeper的分布式锁有什么关系呢?

Zookeeper分布式锁的原理

Zookeeper分布式锁恰恰应用了临时顺序节点。具体如何实现呢?让我们来看一看详细步骤:

获取锁

首先,在Zookeeper当中创建一个持久节点ParentLock。当第一个客户端想要获得锁时,需要在ParentLock这个节点下面创建一个临时顺序节点 Lock1。

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之后,Client1查找ParentLock下面所有的临时顺序节点并排序,判断自己所创建的节点Lock1是不是顺序最靠前的一个。如果是第一个节点,则成功获得锁。

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这时候,如果再有一个客户端 Client2 前来获取锁,则在ParentLock下载再创建一个临时顺序节点Lock2。

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Client2查找ParentLock下面所有的临时顺序节点并排序,判断自己所创建的节点Lock2是不是顺序最靠前的一个,结果发现节点Lock2并不是最小的。

于是,Client2向排序仅比它靠前的节点Lock1注册Watcher,用于监听Lock1节点是否存在。这意味着Client2抢锁失败,进入了等待状态。

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这时候,如果又有一个客户端Client3前来获取锁,则在ParentLock下载再创建一个临时顺序节点Lock3。

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Client3查找ParentLock下面所有的临时顺序节点并排序,判断自己所创建的节点Lock3是不是顺序最靠前的一个,结果同样发现节点Lock3并不是最小的。

于是,Client3向排序仅比它靠前的节点Lock2注册Watcher,用于监听Lock2节点是否存在。这意味着Client3同样抢锁失败,进入了等待状态。

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这样一来,Client1得到了锁,Client2监听了Lock1,Client3监听了Lock2。这恰恰形成了一个等待队列,很像是Java当中ReentrantLock所依赖的AQS(AbstractQueuedSynchronizer)。

获得锁的过程大致就是这样,那么Zookeeper如何释放锁呢?

释放锁的过程很简单,只需要释放对应的子节点就好。

释放锁

释放锁分为两种情况:

1.任务完成,客户端显示释放

当任务完成时,Client1会显示调用删除节点Lock1的指令。

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2.任务执行过程中,客户端崩溃

获得锁的Client1在任务执行过程中,如果Duang的一声崩溃,则会断开与Zookeeper服务端的链接。根据临时节点的特性,相关联的节点Lock1会随之自动删除。

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由于Client2一直监听着Lock1的存在状态,当Lock1节点被删除,Client2会立刻收到通知。这时候Client2会再次查询ParentLock下面的所有节点,确认自己创建的节点Lock2是不是目前最小的节点。如果是最小,则Client2顺理成章获得了锁。

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同理,如果Client2也因为任务完成或者节点崩溃而删除了节点Lock2,那么Client3就会接到通知。

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最终,Client3成功得到了锁。

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使用Zookeeper实现分布式锁的大致流程就是这样。那么使用Zookeeper实现的分布式锁和Redis实现的分布式锁相比有什么优势和劣势呢?

下面总结一下他们各自的优劣。

分布式锁 优点 缺点
Zookeeper 1.有封装好的框架,容易实现

2.有等待锁的队列,大大提升抢锁效率。

添加和删除节点性能较低
Redis Set和Del指令性能较高 1.实现复杂,需要考虑超时,原子性,误删等情形。

2.没有等待锁的队列,只能在客户端自旋来等待,效率低下。

有人说Zookeeper实现的分布式锁支持可重入,Redis实现的分布式锁不支持可重入,这是错误的观点。两者都可以在客户端实现可重入逻辑。

关于Zookeeper分布式锁的内容就介绍到这里啦。

原文链接:https://blog.csdn.net/kongmin_123/article/details/82081953


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本文链接:https://www.lifengdi.com/archives/transport/1532

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