软件设计：如何用Zookeeper来实现分布式锁?

作者:小小一更新于： 2020-04-16 14:47:35

　　ZooKeeper是一个分布式的，开放源码的分布式应用程序协调服务，是Google的Chubby一个开源的实现，是Hadoop和Hbase的重要组件。它是一个为分布式应用提供一致性服务的软件，提供的功能包括:配置维护、域名服务、分布式同步、组服务等。

　　什么是Zookeeper临时顺序节点?

　　例如:

　　/

　　动物植物

　　猫仓鼠荷花松树

　　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Zonde.

　　#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.

　　例如:

　　仓鼠

　　仓鼠0001仓鼠0002仓鼠0003

　　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:

　　4.临时顺序节点(EPHEMERAL_SEQUENTIAL)

　　临时顺序节点结合了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.

　　#Zookeeper分布式锁的原理

　　Zookeeper分布式锁恰恰应用了临时顺序节点

　　##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.

　　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.

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

　　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Lock2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.

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

　　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当中的ReentrantLock所依赖的AQS(AbstractQueuedSynchronizer)

　　##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.

　　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.

　　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顺利成章获得锁.

　　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.最终,Client3成功得到了锁.

　　Zookeeper和Redis分布式锁的比较

　　Zookeeper的

　　优点:

　　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.

　　缺点:

　　1.添加和删除节点性能较低.

　　Redis

　　优点:Set和Del指令的性能较高.

　　缺点:

　　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,只能在客户端自旋等锁,效率低下.

　　两者都可以在客户端实现可重入逻辑.

　　ZooKeeper的目标就是封装好复杂易出错的关键服务，将简单易用的接口和性能高效、功能稳定的系统提供给用户。