基于Zookeeper开源客户端Curator实现分布式锁

在实际生产中,尤其是分布式环境下,因为我们逻辑真正处理的业务数据是只有一份的,接口并发时势必会出现并发问题,使得业务数据不正确,这个时候就需要一种类似于锁的东西来保证数据的幂等性,比如秒杀业务。实现分布式锁的方式非常多,zookeeper、redis、数据库等均可,如果使用zookeeper原生方式来实现的话还是比较复杂的,基于这种场景,我们利用Apache的开源客户端Curator来实现分布式锁。首先来回顾一下zookeeper的相关知识:

zookeeper的四种节点类型

1、持久化节点 :所谓持久节点,是指在节点创建后,就一直存在,直到有删除操作来主动清除这个节点——不会因为创建该节点的客户端会话失效而消失。

2、持久化顺序节点:这类节点的基本特性和上面的节点类型是一致的。额外的特性是,在ZK中,每个父节点会为他的第一级子节点维护一份时序,会记录每个子节点创建的先后顺序。基于这个特性,在创建子节点的时候,可以设置这个属性,那么在创建节点过程中,ZK会自动为给定节点名加上一个数字后缀,作为新的节点名。这个数字后缀的范围是整型的最大值。基于持久顺序节点原理的经典应用-分布式唯一ID生成器

3、临时节点:和持久节点不同的是,临时节点的生命周期和客户端会话绑定。也就是说,如果客户端会话失效,那么这个节点就会自动被清除掉。注意,这里提到的是会话失效,而非连接断开。另外,在临时节点下面不能创建子节点,集群zk环境下,同一个路径的临时节点只能成功创建一个,利用这个特性可以用来实现master-slave选举

4、临时顺序节点:相对于临时节点而言,临时顺序节点比临时节点多了个有序,也就是说每创建一个节点都会加上节点对应的序号,先创建成功,序号越小。其经典应用场景为实现分布式锁

监视器(watcher)

当zookeeper创建一个节点时,会注册一个该节点的监视器,当节点状态发生改变时,watch会被触发,zooKeeper将会向客户端发送一条通知(就一条,因为watch只能被触发一次)。

原理

Curator内部是通过InterProcessMutex(可重入锁)来在zookeeper中创建临时有序节点实现的,之前说过,如果通过临时节点及watch机制实现锁的话,这种方式存在一个比较大的问题:所有取锁失败的进程都在等待、监听创建的节点释放,很容易发生"羊群效应",zookeeper的压力是比较大的,而临时有序节点就很好的避免了这个问题,Curator内部就是创建的临时有序节点。

基本原理:

创建临时有序节点,每个线程均能创建节点成功,但是其序号不同,只有序号最小的可以拥有锁,其它线程只需要监听比自己序号小的节点状态即可

基本思路如下:

1、在你指定的节点下创建一个锁目录lock;

2、线程X进来获取锁在lock目录下,并创建临时有序节点;

3、线程X获取lock目录下所有子节点,并获取比自己小的兄弟节点,如果不存在比自己小的节点,说明当前线程序号最小,顺利获取锁;

4、此时线程Y进来创建临时节点并获取兄弟节点 ,判断自己是否为最小序号节点,发现不是,于是设置监听(watch)比自己小的节点(这里是为了发生上面说的羊群效应);

5、线程X执行完逻辑,删除自己的节点,线程Y监听到节点有变化,进一步判断自己是已经是最小节点,顺利获取锁。

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