女友也能看懂的Zookeeper分佈式鎖原理

前言

關於分佈式鎖，在互聯網行業的使用場景仍是比較多的，好比電商的庫存扣減，秒殺活動，集羣定時任務執行等須要進程互斥的場景。而實現分佈式鎖的手段也不少，你們比較常見的就是redis跟zookeeper，今天咱們主要介紹的是基於zookeeper實現的分佈式鎖。

這篇文章主要借用Curator框架對zk分佈式鎖的實現思路，你們理解了之後徹底能夠本身手動實現一遍，可是在工做中仍是建議使用成熟的開源框架，不少坑別人已經幫咱們踩好了，除非萬不得已，須要高度定製符合本身項目的需求的時候，纔開始自行封裝吧。

正文

zookeeper簡單介紹

既然是基於zookeeper的分佈式鎖，首先確定要對這個zookeeper有必定了解，這裏就不過多的進行講解，只對其跟分佈式鎖有關聯的特性作一個簡單的介紹，更多詳細的功能特性你們能夠參閱官方文檔。

zookeeper維護着相似文件系統的數據結構，它總共有四種類型的節點

• PERSISTENT：持久化的節點。一旦建立後，即便客戶端與zk斷開了鏈接，該節點依然存在。
• PERSISTENT_SEQUENTIAL：持久化順序編號節點。比PERSISTENT節點多了節點自動按照順序編號。
• EPHEMERAL：臨時節點。當客戶端與zk斷開鏈接以後，該節點就被刪除。
• EPHEMERAL_SEQUENTIAL：臨時順序編號節點。比EPHEMERAL節點多了節點自動按照順序編號。（分佈式鎖實現使用該節點類型）

Curator實現分佈式鎖原理

好，當咱們簡單瞭解了zk的節點類型之後，如今正式的分析Curator分佈式鎖的實現原理。這裏咱們定義了一個「/curator_lock」鎖節點用來存放相關客戶端建立的臨時順序節點。

假設兩個客戶端ClientA跟ClientB同時去爭奪一個鎖，此時ClientA先行一步得到了鎖，那麼它將會在咱們的zk上建立一個「/curator_lock/xxxxx-0000000000」的臨時順序節點。

接着它會拿到「/curator_lock/」鎖節點下的全部子節點，由於這些節點是有序的，這時候會判斷它所建立的節點是否排在第一位（也就是序號最小），因爲ClientA是第一個建立節點的的客戶端，必然是排在第一位，因此它也就拿到了鎖。

[zk: localhost:2182(CONNECTED) 4] ls /curator_lock
[_c_f3f38067-8bff-47ef-9628-e638cfaad77e-lock-0000000000]
複製代碼

這個時候ClientB也來了，按照一樣的步驟，先是在「/curator_lock/」下建立一個臨時順序節點「/curator_lock/xxxxx-0000000001」，接着也是得到該節點下的全部子節點信息，並比對本身生成的節點序號是否最小，因爲此時序號最小的節點是ClientA建立的，而且還沒釋放掉，因此ClientB本身就拿不到鎖。

[zk: localhost:2182(CONNECTED) 4] ls /curator_lock
[_c_2a8198e4-2039-4a3c-8606-39c65790d637-lock-0000000001,
_c_f3f38067-8bff-47ef-9628-e638cfaad77e-lock-0000000000]

複製代碼

既然ClientB拿不到鎖，也不會放棄，它會對本身的前一個節點加上監聽器（zk提供的api實現），只要監聽到前一個節點被刪除了，也就是釋放了鎖，就會立刻從新執行獲取鎖的操做。

當後面的ClientC，ClientD...過來的時候也是如此，變化的只是節點上的編號，它會根據Client鏈接的數量而不斷增長。

可能你們還會擔憂，萬一個人獲取到鎖的客戶端宕機了怎麼辦，會不會不釋放鎖？其實上面已經解答了這個問題，因爲Curator使用的是臨時順序節點來實現的分佈式鎖，只要客戶端與zk鏈接斷開，該節點也就消失了，至關於釋放了鎖。

下面代碼展現了Curator的基本使用方法，僅做爲參考實例，請勿在生產環境使用的這麼隨意。

CuratorFramework client = CuratorFrameworkFactory.newClient("127.0.0.1:2182",
                5000,10000,
                new ExponentialBackoffRetry(1000, 3));
        client.start();
        InterProcessMutex interProcessMutex = new InterProcessMutex(client, "/curator_lock");
        //加鎖
        interProcessMutex.acquire();
        
        //業務邏輯
        
        //釋放鎖
        interProcessMutex.release();
        client.close();
    
複製代碼

總結

咱們在搞懂了原理以後，就能夠拋棄Curator,本身動手實現一個分佈式鎖了，相信你們實現基本的功能都是沒問題的，可是要作到生產級別，可能仍是要在細節上下功夫，好比說一些異常處理，性能優化等因素。

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