分布式锁与实现(二)—基于zookeeper实现

2019年10月3日09:19:09 评论 35

目前几乎很多大型网站及应用都是分布式部署的,分布式场景中的数据一致性问题一直是一个比较重要的话题。分布式的CAP理论告诉我们“任何一个分布式系统都无法同时满足一致性(Consistency)、可用性(Availability)和分区容错性(Partition tolerance),最多只能同时满足两项。”所以,很多系统在设计之初就要对这三者做出取舍。在互联网领域的绝大多数的场景中,都需要牺牲强一致性来换取系统的高可用性,系统往往只需要保证“最终一致性”,只要这个最终时间是在用户可以接受的范围内即可。在很多场景中,我们为了保证数据的最终一致性,需要很多的技术方案来支持,比如分布式事务、分布式锁等。

分布式锁与实现(二)—基于zookeeper实现

什么是分布式锁
分布式锁一般用在分布式系统或者多个应用中,用来控制同一任务是否执行或者任务的执行顺序。在项目中,部署了多个tomcat应用,在执行定时任务时就会遇到同一任务可能执行多次的情况,我们可以借助分布式锁,保证在同一时间只有一个tomcat应用执行了定时任务。

分布式锁有那些实现方案

1.使用数据库实现分布式锁(不推荐使用)
缺点:效率低,性能差、线程出现异常时,容易出现死锁。
2.使用redis实现分布式锁
缺点:锁的失效时间难控制、容易产生死锁、非阻塞式、不可重入。
3.使用zookeeper实现分布式锁
实现相对简单、可靠性强、使用临时节点,失效时间容易控制。
4.springcloud内置实现全局锁
比较冷门,但是效率最高,实现简单,失效时间容易控制。

应用场景
分布式锁主要用于在分布式环境中保护跨进程、跨主机、跨网络的共享资源实现互斥访问,以达到保证数据的一致性。

实现原理
利用Zookeeper来实现分布式锁,主要基于其临时(或临时有序)节点和watch机制。

架构分析

分布式锁与实现(二)—基于zookeeper实现

实现思路和流程
1、在zookeeper指定节点(locker)下创建临时顺序节点node_n。
2、获取locker下所有子节点children。
3、对子节点按节点自增序号从小到大排序。
4、判断本节点是不是第一个子节点,若是,则获取锁;若不是,则等待。
5、使用zookeeper感知节点的功能,对本节点的上一个节点进行感知。
6、当上一个节点被删除了,zookeeper会通知该线程,该线程就结束等待,并获取锁。
7、释放锁,并删除该临时节点。

具体实现代码
下面就具体使用java和zookeeper实现分布式锁,操作zookeeper使用的是apache提供的zookeeper的包。

分布式锁类

测试类

最后更新:2019-10-03
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