6.824 Lab4: Cache Locks回顾

本文探讨了在分布式文件系统中,为了保证一致性而采用的缓存锁策略。通过允许客户端在本地持有锁,减少了不必要的网络开销。当锁不再使用时,客户端可以通过TCP连接通知锁服务器。在锁的分配与释放过程中,处理了并发请求和锁的优先级问题,确保了系统的正确运行。

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在该项目中,server扮演的是分布式文件系统的角色,为了保证consistency,所有client对文件的访问及修改需要首先申请对应资源的锁--每个资源,无论是文件还是目录,都有它自己的id和锁。


锁的分配与释放,可以是基于严格一致性(任何时候,用户修改了某个资源,则该资源的最新值是所有用户都可见的)的:用户申请资源时,从lock server获取锁;资源使用完毕后,将锁释放,返回给lock server。但是这样可能会带来很多不必要的网络开销:设想一个client有若干个独立线程,每个线程都想访问资源A,在严格一致性的要求下,每个线程需要单独的向lock server去申请使用锁,然后释放给lock server。有N个线程,就意味着有2N次网络请求。



其实可以将一致性的要求稍稍放宽,当client申请到锁以后,可以把锁看作是进程资源,而非线程资源。当某一个线程释放锁时,并不是把锁直接返还给lock server,相反,锁仍然留在本地,仅仅把它的状态置为FREE。这样,如果有其他线程需要访问该锁时,并不会产生网络开销,因为锁是在本地的。随之而来的复杂性就是,如果锁成了本地锁,其他client如何获取这个资源?


YFS的解决方案是:建立一条从lock-server到client的tcp连接,在该连接中,client作为server端。这样,lock-server就拥有了可以通知client归还锁的机会。假设client1拥有锁lock-hot,当client2向lock-server请求此锁时,
在lock-server端:
if 有其他client也在等待该锁,then
将client2置入该锁的等待队列尾;
else lock-server向client1发出一个revoke请求,要求其归还锁
if client1能够立刻归还锁(当下并没有使用),then
if 在发送“漫长的网络请求”revoke请求中,有其他client来申请该锁并被加入等待队列中,then
先给client2发送一个revoke请求,告诉它有其他用户希望得到该锁,一旦使用完毕,请尽快归还。
else none
将锁授予client2;
else 将client2放入锁lock-hot的等待排队列表中,等待client1归还该锁。
ps, 请注意,这里并没有给出lock-hot初始就是FREE的情况。


在client1端:
client1首先查看该锁在本地的使用情况,
if 没有任何线程在使用它,then
if 没有排队等待线程(当某一个线程使用lockhot完毕并将其置为FREE时,刚刚到达的revoke请求可能会先于其他已经在等待lock-hot的本地线程先获得对该锁的访问权), then
直接归还锁给server;
else 并不直接归还锁,而是设置一个标记量,一旦该锁被释放(注意,锁在本地,则本地线程拥有获取该锁的优先权,以避免再次申请的网路开销),client1会主动释放锁给server。
else 设置一个标记量,一旦该锁被释放client1会主动释放锁给server。

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