1. 有序节点:假如当前有一个父节点为/lock,我们可以在这个父节点下面创建子节点;zookeeper提供了一个可选的有序特性,例如我们可以创建子节点“/lock/node-”并且指明有序,那么zookeeper在生成子节点时会根据当前的子节点数量自动添加整数序号,也就是说如果是第一个创建的子节点,那么生成的子节点为/lock/node-0000000000,下一个节点则为/lock/node-0000000001,依次类推。
  2. 临时节点:客户端可以建立一个临时节点,在会话结束或者会话超时后,zookeeper会自动删除该节点。
  3. 事件监听:在读取数据时,我们可以同时对节点设置事件监听,当节点数据或结构变化时,zookeeper会通知客户端。当前zookeeper有如下四种事件:1)节点创建;2)节点删除;3)节点数据修改;4)子节点变更。

下面描述使用zookeeper实现分布式锁的算法流程,假设锁空间的根节点为/lock:

  1. 客户端连接zookeeper,并在/lock下创建临时的有序的子节点,第一个客户端对应的子节点为/lock/lock-0000000000,第二个为/lock/lock-0000000001,以此类推。
  2. 客户端获取/lock下的子节点列表,判断自己创建的子节点是否为当前子节点列表中序号最小的子节点,如果是则认为获得锁,否则监听/lock的子节点变更消息,获得子节点变更通知后重复此步骤直至获得锁;
  3. 执行业务代码;
  4. 完成业务流程后,删除对应的子节点释放锁。

步骤1中创建的临时节点能够保证在故障的情况下锁也能被释放,考虑这么个场景:假如客户端a当前创建的子节点为序号最小的节点,获得锁之后客户端所在机器宕机了,客户端没有主动删除子节点;如果创建的是永久的节点,那么这个锁永远不会释放,导致死锁;由于创建的是临时节点,客户端宕机后,过了一定时间zookeeper没有收到客户端的心跳包判断会话失效,将临时节点删除从而释放锁。

另外细心的朋友可能会想到,在步骤2中获取子节点列表与设置监听这两步操作的原子性问题,考虑这么个场景:客户端a对应子节点为/lock/lock-0000000000,客户端b对应子节点为/lock/lock-0000000001,客户端b获取子节点列表时发现自己不是序号最小的,但是在设置监听器前客户端a完成业务流程删除了子节点/lock/lock-0000000000,客户端b设置的监听器岂不是丢失了这个事件从而导致永远等待了?这个问题不存在的。因为zookeeper提供的API中设置监听器的操作与读操作是原子执行的,也就是说在读子节点列表时同时设置监听器,保证不会丢失事件。

最后,对于这个算法有个极大的优化点:假如当前有1000个节点在等待锁,如果获得锁的客户端释放锁时,这1000个客户端都会被唤醒,这种情况称为“羊群效应”;在这种羊群效应中,zookeeper需要通知1000个客户端,这会阻塞其他的操作,最好的情况应该只唤醒新的最小节点对应的客户端。应该怎么做呢?在设置事件监听时,每个客户端应该对刚好在它之前的子节点设置事件监听,例如子节点列表为/lock/lock-0000000000、/lock/lock-0000000001、/lock/lock-0000000002,序号为1的客户端监听序号为0的子节点删除消息,序号为2的监听序号为1的子节点删除消息。

所以调整后的分布式锁算法流程如下:

  1. 客户端连接zookeeper,并在/lock下创建临时的有序的子节点,第一个客户端对应的子节点为/lock/lock-0000000000,第二个为/lock/lock-0000000001,以此类推。
  2. 客户端获取/lock下的子节点列表,判断自己创建的子节点是否为当前子节点列表中序号最小的子节点,如果是则认为获得锁,否则监听刚好在自己之前一位的子节点删除消息,获得子节点变更通知后重复此步骤直至获得锁;
  3. 执行业务代码;
  4. 完成业务流程后,删除对应的子节点释放锁。

Curator实现

<dependency>
<groupId>org.apache.curator</groupId>
<artifactId>curator-recipes</artifactId>
<version>4.0.0</version>
</dependency>
public static void main(String[] args) throws Exception {
//创建zookeeper的客户端
RetryPolicy retryPolicy = new ExponentialBackoffRetry(1000, 3);
CuratorFramework client = CuratorFrameworkFactory.newClient("10.21.41.181:2181,10.21.42.47:2181,10.21.49.252:2181", retryPolicy);
client.start(); //创建分布式锁, 锁空间的根节点路径为/curator/lock
InterProcessMutex mutex = new InterProcessMutex(client, "/curator/lock");
mutex.acquire();
//获得了锁, 进行业务流程
System.out.println("Enter mutex");
//完成业务流程, 释放锁
mutex.release(); //关闭客户端
client.close();
}

  

摘录自:http://www.dengshenyu.com/java/%E5%88%86%E5%B8%83%E5%BC%8F%E7%B3%BB%E7%BB%9F/2017/10/23/zookeeper-distributed-lock.html

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