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基于Redis和Zookeeper 实现分布式锁的两种方式

[日期:2018-06-11] 来源:Linux社区  作者:jpcflyer [字体: ]

先来说说什么是分布式锁,简单来说,分布式锁就是在分布式并发场景中,能够实现多节点的代码同步的一种机制。从实现角度来看,主要有两种方式:基于Redis的方式和基于Zookeeper的方式,下面分别简单介绍下这两种方式:

一、基于redis的分布式锁实现

1.获取锁

redis是一种key-value形式的NOSQL数据库,常用于作服务器的缓存。从redis v2.6.12开始,set命令开始变成如下格式:

SET key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX]

除key和value外,EX是超时时间,NX表示只有在key不存在的时候才会设置key的值,而XX表示在key存在的时间才会设置key的值。NX机制就是基于redis分布式锁的核心。能够解决以下问题:

1)节点1获取key,并且设置超时时间后,还没来得及释放就挂掉了——这里EX超时时间会发挥作用,超时后自动释放锁。

2)刚获取到锁,还没来得及设置超时时间就挂了——这里设置key和设置超时时间是原子操作,如果出现这种情况,会返回0,即获取不到锁。

2.释放锁

为了解决非原子操作带来的问题,常采用lua脚本实现。lua脚本的操作会被认为是原子性的,类似于事务。伪代码如下:

String luaScript =

"if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";

redisClient.eval(luaScript , Collections.singletonList(key), Collections.singletonList(threadId));

二、基于zookeeper的分布式锁实现

zookeeper是一种分布式协调服务,其中每个节点称为znode,并有自己独立的路径。 znode有四种类型:

持久节点: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 。
持久节点顺序节点: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:
临时节点: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:
临时顺序节点:结合和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。

下面看看是怎样基于上面的四类节点实现分布式锁的。

1.获取锁

1)在Zookeeper当中创建一个持久节,当第一个客户端Client1想要获得锁时,需要在这个节点下面创建一个临时顺序节点。
2)Client1查找持久节点下面所有的临时顺序节点并排序,判断自己所创建的节点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。
3)如果再有一个客户端 Client2 前来获取锁,则在持久节点下面再创建一个临时顺序节点Lock2。
4)Client2查找持久节点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。
5)如果又有一个客户端Client3前来获取锁,则在持久节点下载再创建一个临时顺序节点Lock3。
Client3查找持久节点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。

2.释放锁

释放锁就比较简单了,因为前面创建的临时顺序节点,所以在出现下面两种情况时,都会自动释放锁:

1)任务完成后,Client会释放锁。

2)任务没完成,Client就崩溃了,也会自动释放锁。

 

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