Zookeeper实战之实现分布式锁的方法
在分布式系统中,锁是必不可少的,实现分布式锁的方法有很多种,而使用Zookeeper作为分布式锁的实现也是一种比较可靠的方式。
Zookeeper简介
Zookeeper是一个分布式的开源协调服务框架,使用Zookeeper可以实现分布式锁、数据发布/订阅、命名服务、元数据管理、分布式协调/通知等功能。
原理解析
实现分布式锁,我们需要考虑以下几个问题:
1. 如何避免死锁
2. 如何保证原子性
3. 如果持有锁的进程挂掉了,如何处理
Zookeeper可以使用其提供的znode节点来实现分布式锁,其原理如下:
- 每个需要获取锁的进程在Zookeeper的/locks节点下创建一个同名的临时有序节点
- 获取锁的进程在/locks节点下所有同名节点中获取节点编号最小的节点,如果成功获取到锁,则继续执行业务逻辑;否则进入等待状态
- 释放锁的进程删除对应的临时节点,此时等待锁的进程会自动触发Watcher事件,重新尝试获取锁
使用这种方法可以解决死锁、保证锁的原子性,对于持有锁的进程挂掉的情况,由于持有锁的节点是临时节点,因此Zookeeper会自动监测并删除该节点,从而避免死锁。
下面给出一个Java实现分布式锁的示例:
示例1:手动实现分布式锁
使用Curator库实现分布式锁需要添加依赖包,这里将手动实现分布式锁。
public class ZookeeperLockUtil {
private ZooKeeper zookeeper;
private String lockPath;
private String lockName;
public ZookeeperLockUtil(String zkUrl, String lockPath, String lockName) throws IOException, InterruptedException {
zookeeper = new ZooKeeper(zkUrl, 3000, null);
this.lockPath = lockPath;
this.lockName = lockName;
}
public boolean acquire() throws KeeperException, InterruptedException {
try {
zookeeper.create(lockPath + "/" + lockName, null, ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL);
return true;
} catch (KeeperException.NodeExistsException e) {
return false;
}
}
public void release() throws KeeperException, InterruptedException {
String lockNodePath = lockPath + "/" + lockName;
zookeeper.delete(lockNodePath, -1);
}
}
上述代码创建了一个ZookeeperLockUtil
类,可以通过该类获取锁和释放锁。
下面是一个简单的测试类,展示使用ZookeeperLockUtil
类获取锁的过程:
public class ZookeeperLockTest {
public static void main(String[] args) throws KeeperException, InterruptedException, IOException {
String zkUrl = "localhost:2181";
String lockPath = "/locks";
ZookeeperLockUtil lockUtil1 = new ZookeeperLockUtil(zkUrl, lockPath, "lock1");
ZookeeperLockUtil lockUtil2 = new ZookeeperLockUtil(zkUrl, lockPath, "lock2");
// 获取锁1
boolean locked1 = lockUtil1.acquire();
if (locked1) {
System.out.println("process1 get lock");
Thread.sleep(5000); // 模拟业务逻辑
}
// 获取锁2
boolean locked2 = lockUtil2.acquire();
if (locked2) {
System.out.println("process2 get lock");
Thread.sleep(5000); // 模拟业务逻辑
}
// 释放锁1
lockUtil1.release();
// 释放锁2
lockUtil2.release();
}
}
上述代码模拟了两个进程竞争锁的过程,其中锁1先被获取,锁2进入等待状态,等锁1被释放后锁2再被获取。
示例2:使用Curator实现分布式锁
还可以使用Curator库实现分布式锁,Curator封装了上一个示例的实现,使用更加方便。
下面是使用Curator实现分布式锁的示例:
public class CuratorLockUtil {
private String zkUrl;
private DistributedLock lock;
public CuratorLockUtil(String zkUrl, String lockPath) {
this.zkUrl = zkUrl;
CuratorFramework client = CuratorFrameworkFactory.newClient(zkUrl, new RetryNTimes(10, 5000));
client.start();
lock = new DistributedLock(client, lockPath);
}
public boolean acquire(long timeout, TimeUnit unit) throws Exception {
return lock.acquire(timeout, unit);
}
public void release() throws Exception {
lock.release();
}
}
使用Curator库可以更加方便地获取锁和释放锁,下面是一个简单的测试类,展示使用CuratorLockUtil
类获取锁的过程:
public class CuratorLockTest {
public static void main(String[] args) throws KeeperException, InterruptedException, IOException {
String zkUrl = "localhost:2181";
String lockPath = "/locks";
CuratorLockUtil lockUtil1 = new CuratorLockUtil(zkUrl, lockPath);
CuratorLockUtil lockUtil2 = new CuratorLockUtil(zkUrl, lockPath);
// 获取锁1
boolean locked1 = lockUtil1.acquire(10, TimeUnit.SECONDS);
if (locked1) {
System.out.println("process1 get lock");
Thread.sleep(5000); // 模拟业务逻辑
}
// 获取锁2
boolean locked2 = lockUtil2.acquire(10, TimeUnit.SECONDS);
if (locked2) {
System.out.println("process2 get lock");
Thread.sleep(5000); // 模拟业务逻辑
}
// 释放锁1
lockUtil1.release();
// 释放锁2
lockUtil2.release();
}
}
该示例与上述手动实现类似,使用Curator库更加方便,可以设置超时时间等参数。
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