ZK实现分布式锁

一、分布式锁

       分布式锁:在多线程并发情况下,如何保证一个代码块在同一时间只能由一个线程访问?可以用锁来实现,比如Java的Synchronized语言,以及ReentrantLock类等。这样可以保证在同一个JVM内,同一时间只有一个线程访问。如何在分布式集群环境,保证不同节点的线程同步执行?
 

二、节点

        节点的类型:持久节点、临时节点、有序节点、临时有序节点。

        然后利用临时有序节点的特性:也就是客户端与Zookeeper创建的这些节点都是有序的,并且是临时的。当客户端与Zookeeper断开连接时,删除临时节点(调用delete方法)。通知下一个结点。

 

三、如何获取锁:

       首先,在ZK中创建持久节点ParentLock,当第一个客户端想要获得锁时,需要在ParentLock这个节点下面,创建一个临时有序节点。

zk

之后,Client1遍历ParentLock下的所有节点,并排序,判断自己所创节点Lock1是不是编号最小的,如果是,则获得锁。这个时候再有一个客户端Client2,在ParentLock下创建临时有序节点Lock2,Client2遍历ParentLock节点下的所有节点,判断自己所创的节点Lock2是不是编号最小的,发现不是,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。

zk2

这个时候,如果又有一个客户端Client3前来获取锁,则在ParentLock下载创建一个临时有序节点Lock3。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。
 

ZK3

 这样,Client1获得锁,Client2监听Lock1,Client3监听Lock2,这恰好形成了等待队列。很像AQS(AbstractQueuedSynchronizer)。释放锁,只需要删除对应的子节点就好

四、如何释放锁

 释放锁分为两种情况

       1、任务完成,客户端释放锁

        当任务完成时,Client1会调用删除节点Lock1的指令。

zk4

 2、任务执行过程中客户端崩溃

       如果在任务执行过程中客户端崩溃,则断开客户端A与Zookeeper服务的连接,根据临时有序节点的特性,相关联的Lock1随即会自动删除。

zk5

由于Client2一直监听Lock1的状态,当Lock1被删除,Client2会立即收到通知。遍历ParentLock下的所有节点,判断判断。Lock2是不是最小的,如果是,则lock2获得锁。
 

zk6

五、Zookeeper和Redis分布式锁的比较

zk7

 

### Zookeeper 分布式锁实现原理 Zookeeper 是一种高效的协调服务工具,能够帮助开发者在分布式环境中管理配置、同步状态以及提供一致性保障。通过其核心特性和数据模型,Zookeeper 可以被用来实现分布式锁。 #### 1. 核心特性支持 Zookeeper 提供了两种类型的节点:**持久节点**和**临时节点**,同时还支持创建有序节点(sequential nodes)。这些特性共同构成了分布式锁的基础[^3]。 - **临时节点**:当客户端断开连接时,该节点会自动删除。这一特性确保了即使某个进程崩溃或网络中断,锁也能被安全释放。 - **有序节点**:每次创建新节点时都会附加一个递增的序列号,这使得多个竞争者可以通过比较序列号来判断谁拥有锁。 #### 2. 锁的获取流程 为了获得锁,客户端会在指定路径下创建一个带有 `EPHEMERAL_SEQUENTIAL` 属性的子节点。随后,它会读取当前路径下的所有子节点并按序排列。如果发现自己创建的节点是最小的一个,则表示成功获得了锁;否则需要监听前驱节点的变化事件[^4]。 一旦前驱节点消失(即持有锁的客户端主动释放或者因异常退出),当前等待中的客户端会被触发回调函数,并重新尝试获取锁[^1]。 #### 3. 锁的释放流程 释放锁的过程相对简单,只需调用 API 删除之前创建的那个特定子节点即可。由于这是个原子操作,在正常情况下不会引发任何竞态条件问题[^2]。 #### 4. 异常处理机制 考虑到实际运行环境可能存在各种不确定性因素,因此还需要设计合理的错误恢复策略。例如,对于会话超时导致的数据丢失情况,应用程序应该有能力检测到这种状况并对受影响的操作采取补偿措施。 ```java // Java 示例代码展示如何使用 Curator Framework 来简化 zk 客户端编程过程 import org.apache.curator.framework.CuratorFramework; import org.apache.curator.framework.recipes.locks.InterProcessMutex; public class DistributedLockExample { public static void main(String[] args) throws Exception { CuratorFramework client = ...; // 初始化 curator 客户端 InterProcessMutex lock = new InterProcessMutex(client, "/lock_path"); try { lock.acquire(); // 获取锁 System.out.println("Lock acquired."); // 执行业务逻辑 } finally { lock.release(); // 确保最终总是要释放锁 System.out.println("Lock released."); } } } ``` 以上就是基于 zookeeper 实现分布式锁的主要思路及其具体步骤描述。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值