Zookeeper实现分布式锁 & 分布锁的对比

一、四种节点

Zookeeper的数据存储结构就像一棵树,这棵树由节点组成,这种节点叫做Znode。Znode分为四种类型:
1.持久节点(PERSISTENT):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。
2.持久顺序节点(PERSISTENT_SEQUENTIAL):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。
3.临时节点(EPHEMERAL):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。
4.临时顺序节点(EPHEMERAL_SEQUENTIAL):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。 

                     Zookeeper的数据结构

                               顺序节点

                       临时节点1

                    临时节点2

                          临时节点3

二、Zookeeper分布式锁的原理

Zookeeper分布式锁应用了临时顺序节点。具体实现步骤如下:1.获取锁;2.释放锁

1、获取锁

(1)在Zookeeper当中创建一个持久节点ParentLock。当第一个客户端想要获得锁时,需要在ParentLock这个节点下面创建一个临时顺序节点Lock1。
(2)Client1查找ParentLock下面所有的临时顺序节点并排序,判断自己所创建的节点Lock1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)Client2查找ParentLock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。
(4)这时候,如果又有一个客户端Client3前来获取锁,则在ParentLock下载再创建一个临时顺序节点Lock3。Client3查找ParentLock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。
这样一来,Client1得到了锁,Client2监听了Lock1,Client3监听了Lock2。这恰恰形成了一个等待队列,很像是Java当中ReentrantLock所依赖的AQS(AbstractQueuedSynchronizer)。


 2、释放锁

释放锁分为两种情况:1.任务完成,客户端显示释放; 2.任务执行过程中,客户端崩溃
(1)当任务完成时,Client1会显示调用删除节点Lock1的指令。

(2)获得锁的Client1在任务执行过程中,如果Duang的一声崩溃,则会断开与Zookeeper服务端的链接。根据临时节点的特性,相关联的节点Lock1会随之自动删除。
由于Client2一直监听着Lock1的存在状态,当Lock1节点被删除,Client2会立刻收到通知。这时候Client2会再次查询ParentLock下面的所有节点,确认自己创建的节点Lock2是不是目前最小的节点。如果是最小,则Client2顺理成章获得了锁。同理,如果Client2也因为任务完成或者节点崩溃而删除了节点Lock2,那么Client3就会接到通知。最终,Client3成功得到了锁。

三、Zookeeper和Redis分布式锁的比较

从理解的难易程度角度(从低到高):数据库 > 缓存(Redis) > Zookeeper
从实现的复杂性角度(从低到高):Zookeeper >= 缓存(Redis) > 数据库
从性能角度(从高到低):缓存(Redis) > Zookeeper >= 数据库
从可靠性角度(从高到低):Zookeeper > 缓存(Redis) > 数据库

分布式锁 优点 缺点
Zookeeper

1.有封装好的框架,容易实现;

2.有等待所得队列,大大提升抢锁的效率

添加和删除节点性能较低
Redis set和del指令的性能较高

1.实现复杂,需要考虑超时,原子性,误删等情形;  

2.没有等待锁的队列,只能在客户端自旋来等锁,效率低下

有人说Zookeeper实现的分布式锁支持可重入,Redis实现的分布式锁不支持可重入,这是错误的观点两者都可以在客户端实现可重入逻辑。

C(一致性consistency)  A(可用性availability)  P(分区容错性partition tolerance)。redis分布式锁无法保证100%,蚂蚁金服,亚马逊等只能达到5个9=99.999%

AP先响应再同步;CP先同步再响应
不过zookeeper是过半原则超过一半同步完了就认为OK,返回响应
AP是保障性能,CP是保障稳定性的,正常而言都比较稳定,优先保障性能。

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