Java分布式：分布式锁之Zookeeper

Java分布式：分布式锁之Zookeeper

分布式锁系列教程重点分享锁实现原理

引入ZooKeeper

ZooKeeper是什么呢？

　　ZooKeeper 是一个开源的分布式协调服务，它可以在分布式系统中共享配置，协调锁资源，提供命名服务等。ZooKeeper 的设计目标是将那些复杂且容易出错的分布式一致性服务封装起来，构成一个高效可靠的原语集，并以一系列简单易用的接口提供给用户使用。

原语： 操作系统或计算机网络用语范畴。是由若干条指令组成的，用于完成一定功能的一个过程。具有不可分割性·即原语的执行必须是连续的，在执行过程中不允许被中断。

ZooKeeper的数据模型

　　ZooKeeper 允许分布式进程通过共享的层次结构命名空间进行相互协调，这与标准文件系统类似。 名称空间由 ZooKeeper 中的数据寄存器组成 - 称为znode，这些类似于文件和目录。 与为存储设计的典型文件系统不同，ZooKeeper数据保存在内存中，这意味着ZooKeeper可以实现高吞吐量和低延迟。

　　

　　这样的层级结构，让每一个Znode节点拥有唯一的路径，每一个Znode节点主要由四个部分注册：

• data：Znode存储的数据信息。
• ACL：记录Znode的访问权限，即哪些人或哪些IP可以访问本节点。
• stat：包含Znode的各种元数据，比如事务ID、版本号、时间戳、大小等等。
• child：当前节点的子节点引用，类似于二叉树的左孩子右孩子。

　　Znode分为两种类型：

• 短暂/临时(Ephemeral)：当客户端和服务端断开连接后，所创建的Znode(节点)会自动删除
• 持久(Persistent)：当客户端和服务端断开连接后，所创建的Znode(节点)不会删除　　

说明：ZooKeeper是为读多写少的场景所设计。Znode并不是用来存储大规模业务数据，而是用于存储少量的状态和配置信息，每个节点的数据最大不能超过1MB。

ZooKeeper分布式锁机制

　　在描述算法流程之前，先看下zookeeper中几个关于节点的有趣的性质：

• 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。

• 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。

• 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。

算法描述

• 客户端连接zookeeper，并在/lock下创建临时的且有序的子节点，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；

• 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；

• 执行业务代码；

• 完成业务流程后，删除对应的子节点释放锁。

图解

　　

参考资料

• https://segmentfault.com/a/1190000016349824
• https://juejin.im/post/5b037d5c518825426e024473
• https://juejin.im/post/5c01532ef265da61362232ed
• https://blog.csdn.net/qiangcuo6087/article/details/79067136
• https://juejin.im/post/5baf7db75188255c3d11622e