ZooKeeper 分布式锁

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ZooKeeper   分布式锁

　　目前分布式锁，比较成熟、主流的方案有基于redis及基于zookeeper的二种方案。  基于zookeeper的分布式锁

　　大体来讲，基于redis的分布式锁核心指令为SETNX，即如果目标key存在，写入缓存失败返回0，反之如果目标key不存在，写入缓存成功返回1，通过区分这二个不同的返回值，可以认为SETNX成功即为获得了锁。

　　redis分布式锁，看上去很简单，但其实要考虑周全，并不容易，网上有一篇文章讨论得很详细：http://blog.csdn.net/ugg/article/details/41894947/，有兴趣的可以阅读一下。

　　其主要问题在于某些异常情况下，锁的释放会有问题，比如SETNX成功，应用获得锁，这时出于某种原因，比如网络中断，或程序出异常退出，会导致锁无法及时释放，只能依赖于缓存的过期时间，但是过期时间这个值设置多大，也是一个纠结的问题，设置小了，应用处理逻辑很复杂的话，可能会导致锁提前释放，如果设置大了，又会导致锁不能及时释放，所以那篇文章中针对这些细节讨论了很多。

　　而基于zk的分布式锁，在锁的释放问题上处理起来要容易一些，其大体思路是利用zk的“临时顺序”节点，需要获取锁时，在某个约定节点下注册一个临时顺序节点，然后将所有临时节点按小从到大排序，如果自己注册的临时节点正好是最小的，表示获得了锁。(zk能保证临时节点序号始终递增，所以如果后面有其它应用也注册了临时节点，序号肯定比获取锁的应用更大）

　　当应用处理完成，或者处理过程中出现某种原因，导致与zk断开，超过时间阈值（可配置）后，zk server端会自动删除该临时节点，即：锁被释放。所有参与锁竞争的应用，只要监听父路径的子节点变化即可，有变化时（即：有应用断开或注册时），开始抢锁，抢完了大家都在一边等着，直到有新变化时，开始新一轮抢锁。

　　关于zk的分布式锁，网上也有一篇文章写得不错，见http://blog.csdn.net/desilting/article/details/41280869

 

个人感觉：zk做分布式锁机制更完善，但zk抗并发的能力弱于redis，性能上略差，建议如果并发要求高，锁竞争激烈，可考虑用redis，如果抢锁的频度不高，用zk更适合。

 

最后送福利时间到：

　　文中提到的基于zk分布式锁的那篇文章，逻辑上虽然没有问题，但是有些场景下，锁的数量限制可能要求不止1个，比如：某些应用，我希望同时启动2个实例来处理，但是出于HA的考虑，又担心这二个实例会挂掉，这时可以启动4个（或者更多），这些实例中，只允许2个抢到锁的实例可以进行业务处理，其它实例处于standby状态（即：备胎），如果这二个抢到锁的实例挂了（比如异常退出），那么standby的实例会得到锁，即：备胎转正，开始正常业务处理，从而保证了系统的HA。

对于这些场景，我封装了一个抽象类，大家可在此基础上自行修改：(主要看明白思路就行，代码细节并不重要)

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package cn.cnblogs.yjmyzz.zookeeper;   import org.I0Itec.zkclient.ZkClient; import org.apache.commons.collections4.CollectionUtils; import org.apache.commons.lang3.StringUtils; import org.slf4j.Logger; import org.slf4j.LoggerFactory;   import java.util.Collections; import java.util.Date; import java.util.List; import java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService; import java.util.concurrent.TimeUnit;   /**  * Created by yangjunming on 5/27/16.  * 基于Zookeeper的分布式锁  */ public abstract class AbstractLock {       private int lockNumber = 1; //允许获取的锁数量(默认为1,即最小节点=自身时，认为获得锁)     private ZkClient zk = null;     private String rootNode = "/lock"; //根节点名称     private String selfNode;     private final String className = this.getClass().getSimpleName(); //当前实例的className     private String selfNodeName;//自身注册的临时节点名     private boolean handling = false;     protected final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(this.getClass());     private static final JsonUtil jsonUtil = new FastJsonUtil();     private static final String SPLIT = "/";     private String selfNodeFullName;         /**      * 通过Zk获取分布式锁      */     protected void getLock(int lockNumber) {         setLockNumber(lockNumber);         initBean();         initNode();         subscribe();         register();         heartBeat();         remainRunning();     }         protected void getLock() {         getLock(1);     }         /**      * 初始化结点      */     private void initNode() {           String error;         if (!rootNode.startsWith(SPLIT)) {             error = "rootNode必须以" + SPLIT + "开头";             logger.error(error);             throw new RuntimeException(error);         }           if (rootNode.endsWith(SPLIT)) {             error = "不能以" + SPLIT + "结尾";             logger.error(error);             throw new RuntimeException(error);         }           int start = 1;         int index = rootNode.indexOf(SPLIT, start);         String path;         while (index != -1) {             path = rootNode.substring(0, index);             if (!zk.exists(path)) {                 zk.createPersistent(path);             }             start = index + 1;             if (start >= rootNode.length()) {                 break;             }             index = rootNode.indexOf(SPLIT, start);         }           if (start < rootNode.length()) {             if (!zk.exists(rootNode)) {                 zk.createPersistent(rootNode);             }         }           selfNode = rootNode + SPLIT + className;           if (!zk.exists(selfNode)) {             zk.createPersistent(selfNode);         }     }       /**      * 向zk注册自身节点      */     private void register() {         selfNodeName = zk.createEphemeralSequential(selfNode + SPLIT, StringUtils.EMPTY);         if (!StringUtils.isEmpty(selfNodeName)) {             selfNodeFullName = selfNodeName;             logger.info("自身节点：" + selfNodeName + ",注册成功！");             selfNodeName = selfNodeName.substring(selfNode.length() + 1);         }         checkMin();     }       /**      * 订阅zk的节点变化      */     private void subscribe() {         zk.subscribeChildChanges(selfNode, (parentPath, currentChilds) -> {             checkMin();         });     }       /**      * 检测是否获得锁      */     private void checkMin() {         List<String> list = zk.getChildren(selfNode);         if (CollectionUtils.isEmpty(list)) {             logger.error(selfNode + " 无任何子节点!");             lockFail();             handling = false;             return;         }         //按序号从小到大排         Collections.sort(list);           //如果自身ID在前N个锁中，则认为获取成功         int max = Math.min(getLockNumber(), list.size());         for (int i = 0; i < max; i++) {             if (list.get(i).equals(selfNodeName)) {                 if (!handling) {                     lockSuccess();                     handling = true;                     logger.info("获得锁成功！");                 }                 return;             }         }           int selfIndex = list.indexOf(selfNodeName);         if (selfIndex > 0) {             logger.info("前面还有节点" + list.get(selfIndex - 1) + "，获取锁失败！");         } else {             logger.info("获取锁失败！");         }         lockFail();           handling = false;     }       /**      * 获得锁成功的处理回调      */     protected abstract void lockSuccess();       /**      * 获得锁失败的处理回调      */     protected abstract void lockFail();       /**      * 初始化相关的Bean对象      */     protected abstract void initBean();         protected void setZkClient(ZkClient zk) {         this.zk = zk;     }       protected int getLockNumber() {         return lockNumber;     }       protected void setLockNumber(int lockNumber) {         this.lockNumber = lockNumber;     }       protected void setRootNode(String value) {         this.rootNode = value;     }       /**      * 防程序退出      */     private void remainRunning() {         byte[] lock = new byte[0];         synchronized (lock) {             try {                 lock.wait();             } catch (InterruptedException e) {                 Thread.currentThread().interrupt();                 logger.error("remainRunning出错：", e);             }         }     }       /**      * 定时向zk发送心跳      */     private void heartBeat() {         ScheduledExecutorService service = Executors.newScheduledThreadPool(1);         service.scheduleAtFixedRate(() -> {             HeartBeat heartBeat = new HeartBeat();             heartBeat.setHostIp(NetworkUtil.getHostAddress());             heartBeat.setHostName(NetworkUtil.getHostName());             heartBeat.setLastTime(new Date());             heartBeat.setPid(RuntimeUtil.getPid());             zk.writeData(selfNodeFullName, jsonUtil.toJson(heartBeat));         }, 0, 15, TimeUnit.SECONDS);     } }

这个类中，提供了三个抽象方法：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

/**  * 获得锁成功的处理回调  */ protected abstract void lockSuccess();   /**  * 获得锁失败的处理回调  */ protected abstract void lockFail();   /**  * 初始化相关的Bean对象  */ protected abstract void initBean();

用于处理抢锁成功、抢锁失败、及开抢前的一些对象初始化处理，子类继承后，只要实现这3个具体的方法即可，同时该抽象类默认还提供了心跳机制，用于定时向zk汇报自身的健康状态。

来源：oschina

链接：https://my.oschina.net/u/3935942/blog/2236866