zookeeper分布式锁实现的方法是什么

62次阅读
没有评论

共计 8849 个字符,预计需要花费 23 分钟才能阅读完成。

本篇内容介绍了“zookeeper 分布式锁实现的方法是什么”的有关知识,在实际案例的操作过程中,不少人都会遇到这样的困境,接下来就让丸趣 TV 小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧!希望大家仔细阅读,能够学有所成!

一。为何使用分布式锁?
当应用服务器数量超过 1 台,对相同数据的访问可能造成访问冲突(特别是写冲突)。单纯使用关系数据库比如 MYSQL 的应用可以借助于事务来实现锁,也可以使用版本号等实现乐观锁,最大的缺陷就是可用性降低(性能差)。对于 GLEASY 这种满足大规模并发访问请求的应用来说,使用数据库事务来实现数据库就有些捉襟见肘了。另外对于一些不依赖数据库的应用,比如分布式文件系统,为了保证同一文件在大量读写操作情况下的正确性,必须引入分布式锁来约束对同一文件的并发操作。

二。对分布式锁的要求
1. 高性能(分布式锁不能成为系统的性能瓶颈)
2. 避免死锁(拿到锁的结点挂掉不会导致其它结点永远无法继续)
3. 支持锁重入

三。方案 1,基于 zookeeper 的分布式锁

/**
* DistributedLockUtil.java
*  分布式锁工厂类,所有分布式请求都由该工厂类负责
public class DistributedLockUtil {private static Object schemeLock = new Object();
 private static Object mutexLock = new Object();
 private static Map String,Object  mutexLockMap = new ConcurrentHashMap(); 
 private String schema;
 private Map String,DistributedReentrantLock  cache = new ConcurrentHashMap String,DistributedReentrantLock 
 private static Map String,DistributedLockUtil  instances = new ConcurrentHashMap();
 public static DistributedLockUtil getInstance(String schema){DistributedLockUtil u = instances.get(schema);
 if(u==null){synchronized(schemeLock){u = instances.get(schema);
 if(u == null){u = new DistributedLockUtil(schema);
 instances.put(schema, u);
 return u;
 private DistributedLockUtil(String schema){
 this.schema = schema;
 private Object getMutex(String key){Object mx = mutexLockMap.get(key);
 if(mx == null){synchronized(mutexLock){mx = mutexLockMap.get(key);
 if(mx==null){mx = new Object();
 mutexLockMap.put(key,mx);
 return mx;
 private DistributedReentrantLock getLock(String key){DistributedReentrantLock lock = cache.get(key);
 if(lock == null){synchronized(getMutex(key)){lock = cache.get(key);
 if(lock == null){lock = new DistributedReentrantLock(key,schema);
 cache.put(key, lock);
 return lock;
 public void reset(){for(String s : cache.keySet()){getLock(s).unlock();
  *  尝试加锁
  *  如果当前线程已经拥有该锁的话, 直接返回 false, 表示不用再次加锁, 此时不应该再调用 unlock 进行解锁
  * 
  * @param key
  * @return
  * @throws InterruptedException
  * @throws KeeperException
  */
 public LockStat lock(String key) throws InterruptedException, KeeperException{if(getLock(key).isOwner()){
 return LockStat.NONEED;
 getLock(key).lock();
 return LockStat.SUCCESS;
 public void clearLock(String key) throws InterruptedException, KeeperException{synchronized(getMutex(key)){DistributedReentrantLock l = cache.get(key);
 l.clear();
 cache.remove(key);
 public void unlock(String key,LockStat stat) throws InterruptedException, KeeperException{unlock(key,stat,false);
 public void unlock(String key,LockStat stat,boolean keepalive) throws InterruptedException, KeeperException{if(stat == null) return;
 if(LockStat.SUCCESS.equals(stat)){DistributedReentrantLock lock = getLock(key);
 boolean hasWaiter = lock.unlock();
 if(!hasWaiter   !keepalive){synchronized(getMutex(key)){lock.clear();
 cache.remove(key);
 public static enum LockStat{
 NONEED,
 SUCCESS
}

/**
*DistributedReentrantLock.java
* 本地线程之间锁争用,先使用虚拟机内部锁机制,减少结点间通信开销
public class DistributedReentrantLock {private static final Logger logger = Logger.getLogger(DistributedReentrantLock.class);
 private ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock();
 private WriteLock writeLock;
 private long timeout = 3*60*1000;
 
 private final Object mutex = new Object();
 private String dir;
 private String schema;
 
 private final ExitListener exitListener = new ExitListener(){
 @Override
 public void execute() {initWriteLock();
 private synchronized void initWriteLock(){
 logger.debug( 初始化 writeLock 
 writeLock = new WriteLock(dir,new LockListener(){
 @Override
 public void lockAcquired() {synchronized(mutex){mutex.notify();
 @Override
 public void lockReleased() {
  
  },schema);
 if(writeLock != null   writeLock.zk != null){writeLock.zk.addExitListener(exitListener);
 synchronized(mutex){mutex.notify();
 public DistributedReentrantLock(String dir,String schema) { 
  this.dir = dir;
  this.schema = schema;
  initWriteLock();
 }
 public void lock(long timeout) throws InterruptedException, KeeperException { reentrantLock.lock();// 多线程竞争时,先拿到第一层锁
 try{  boolean res = writeLock.trylock();
  if(!res){  synchronized(mutex){mutex.wait(timeout);
   if(writeLock == null || !writeLock.isOwner()){
   throw new InterruptedException( 锁超时 
   }
  }
 }catch(InterruptedException e){  reentrantLock.unlock();
  throw e;
 }catch(KeeperException e){  reentrantLock.unlock();
  throw e;
 }
 }
 
 public void lock() throws InterruptedException, KeeperException {  lock(timeout);
 }
 public void destroy() throws KeeperException {  writeLock.unlock();
 }
 
 public boolean unlock(){  if(!isOwner()) return false;
 try{  writeLock.unlock();
  reentrantLock.unlock();// 多线程竞争时,释放最外层锁
 }catch(RuntimeException e){  reentrantLock.unlock();// 多线程竞争时,释放最外层锁
  throw e;
 }
 
 return reentrantLock.hasQueuedThreads();
 }

 public boolean isOwner() { return reentrantLock.isHeldByCurrentThread()   writeLock.isOwner();  } public void clear() {writeLock.clear(); }

/**
*WriteLock.java
* 基于 zk 的锁实现
* 一个最简单的场景如下:*1. 结点 A 请求加锁,在特定路径下注册自己(会话自增结点 ),得到一个 ID 号 1
*2. 结点 B 请求加锁,在特定路径下注册自己(会话自增结点 ),得到一个 ID 号 2
*3. 结点 A 获取所有结点 ID,判断出来自己是最小结点号,于是获得锁
*4. 结点 B 获取所有结点 ID,判断出来自己不是最小结点,于是监听小于自己的最大结点(结点 A)变更事件
*5. 结点 A 拿到锁,处理业务,处理完,释放锁(删除自己)*6. 结点 B 收到结点 A 变更事件,判断出来自己已经是最小结点号,于是获得锁。public class WriteLock extends ZkPrimative { private static final Logger LOG = Logger.getLogger(WriteLock.class);
 private final String dir;
 private String id;
 private LockNode idName;
 private String ownerId;
 private String lastChildId;
 private byte[] data = {0x12, 0x34};
 private LockListener callback;
 
 public WriteLock(String dir,String schema) { super(schema,true);
 this.dir = dir;
 }
 
 public WriteLock(String dir,LockListener callback,String schema) {  this(dir,schema);
 this.callback = callback;
 }
 public LockListener getLockListener() {
 return this.callback;
 }
 
 public void setLockListener(LockListener callback) {
 this.callback = callback;
 }
 public synchronized void unlock() throws RuntimeException {  if(zk == null || zk.isClosed()){
  return;
  }
 if (id != null) {
 try {   zk.delete(id, -1); 
 } catch (InterruptedException e) { LOG.warn( Caught:   + e, e);
 //set that we have been interrupted.
 Thread.currentThread().interrupt();
 } catch (KeeperException.NoNodeException e) {
 // do nothing
 } catch (KeeperException e) { LOG.warn( Caught:   + e, e);
 throw (RuntimeException) new RuntimeException(e.getMessage()).
 initCause(e);
 }finally { if (callback != null) { callback.lockReleased();
 }
 id = null;
 }
 }
 }
 
 private class LockWatcher implements Watcher { public void process(WatchedEvent event) { LOG.debug( Watcher fired on path:   + event.getPath() +   state:   + 
 event.getState() +   type   + event.getType());
 try { trylock();
 } catch (Exception e) { LOG.warn( Failed to acquire lock:   + e, e);
 }
 }
 }
 
 private void findPrefixInChildren(String prefix, ZooKeeper zookeeper, String dir) 
 throws KeeperException, InterruptedException { List String  names = zookeeper.getChildren(dir, false);
 for (String name : names) { if (name.startsWith(prefix)) {
 id = dir +  /  + name;
 if (LOG.isDebugEnabled()) { LOG.debug( Found id created last time:   + id);
 }
 break;
 }
 }
 if (id == null) {
 id = zookeeper.create(dir +  /  + prefix, data, 
 acl, EPHEMERAL_SEQUENTIAL);
 if (LOG.isDebugEnabled()) { LOG.debug( Created id:   + id);
 }
 }
 }
 public void clear() {if(zk == null || zk.isClosed()){
  return;
  }
 try {zk.delete(dir, -1);
 } catch (Exception e) { LOG.error( clear error:   + e,e);
 } 
 public synchronized boolean trylock() throws KeeperException, InterruptedException {  if(zk == null){
  LOG.info( zk  是空 
  return false;
  }
 if (zk.isClosed()) {
  LOG.info( zk  已经关闭 
 return false;
 }
 ensurePathExists(dir);
 
 LOG.debug(id: +id);
 do { if (id == null) { long sessionId = zk.getSessionId();
 String prefix =  x-  + sessionId +  - 
 idName = new LockNode(id);
 LOG.debug(idName: +idName);
 }
 if (id != null) { List String  names = zk.getChildren(dir, false);
 if (names.isEmpty()) {
 LOG.warn( No children in:   + dir +   when we ve just   +
  created one! Lets recreate it... 
 id = null;
 } else {
 SortedSet LockNode  sortedNames = new TreeSet LockNode 
 for (String name : names) { sortedNames.add(new LockNode(dir +  /  + name));
 }
 ownerId = sortedNames.first().getName();
 LOG.debug(all: +sortedNames);
 SortedSet LockNode  lessThanMe = sortedNames.headSet(idName);
 LOG.debug(less than me: +lessThanMe);
 if (!lessThanMe.isEmpty()) {  LockNode lastChildName = lessThanMe.last();
 lastChildId = lastChildName.getName();
 if (LOG.isDebugEnabled()) { LOG.debug( watching less than me node:   + lastChildId);
 }
 Stat stat = zk.exists(lastChildId, new LockWatcher());
 if (stat != null) {
 return Boolean.FALSE;
 } else {
 LOG.warn( Could not find the  +
   stats for less than me:   + lastChildName.getName());
 }
 } else { if (isOwner()) { if (callback != null) { callback.lockAcquired();
 }
 return Boolean.TRUE;
 }
 }
 }
 }
 }
 while (id == null);
 return Boolean.FALSE;
 }
 public String getDir() {
 return dir;
 }
 public boolean isOwner() { return id != null   ownerId != null   id.equals(ownerId);
 }
 public String getId() {
 return this.id;
 }
}

使用本方案实现的分布式锁,可以很好地解决锁重入的问题,而且使用会话结点来避免死锁;性能方面,根据笔者自测结果,加锁解锁各一次算是一个操作,本方案实现的分布式锁,TPS 大概为 2000-3000,性能比较一般

“zookeeper 分布式锁实现的方法是什么”的内容就介绍到这里了,感谢大家的阅读。如果想了解更多行业相关的知识可以关注丸趣 TV 网站,丸趣 TV 小编将为大家输出更多高质量的实用文章!

正文完
 
丸趣
版权声明:本站原创文章,由 丸趣 2023-08-16发表,共计8849字。
转载说明:除特殊说明外本站除技术相关以外文章皆由网络搜集发布,转载请注明出处。
评论(没有评论)