基于redis和zookeeper的分布式锁实现方式

Posted 2021-04-13 ITPUB

作者 | 姜泮昌

编辑 | 田晓旭

先来说说什么是分布式锁，简单来说，分布式锁就是在分布式并发场景中，能够实现多节点的代码同步的一种机制。从实现角度来看，主要有两种方式：基于redis的方式和基于zookeeper的方式，下面分别简单介绍下这两种方式：

一、基于redis的分布式锁实现

1.获取锁

　　

redis是一种key-value形式的NOSQL数据库，常用于作服务器的缓存。从redis v2.6.12开始，set命令开始变成如下格式：

　　

SET key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX]

　　

除key和value外，EX是超时时间，NX表示只有在key不存在的时候才会设置key的值，而XX表示在key存在的时间才会设置key的值。NX机制就是基于redis分布式锁的核心。能够解决以下问题：

　　

1)节点1获取key，并且设置超时时间后，还没来得及释放就挂掉了——这里EX超时时间会发挥作用，超时后自动释放锁。

　　

2)刚获取到锁，还没来得及设置超时时间就挂了——这里设置key和设置超时时间是原子操作，如果出现这种情况，会返回0，即获取不到锁。

　　

2.释放锁

　　

为了解决非原子操作带来的问题，常采用lua脚本实现。lua脚本的操作会被认为是原子性的，类似于事务。伪代码如下：

　　

 二、基于zookeeper的分布式锁实现 

　　

zookeeper是一种分布式协调服务，其中每个节点称为znode，并有自己独立的路径。 znode有四种类型：

　　

持久节点：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 。

　　

持久节点顺序节点：所谓顺序节点，就是在创建节点时，Zookeeper根据创建的时间顺序给该节点名称进行编号：

　　

临时节点：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：

　　

临时顺序节点：结合和临时节点和顺序节点的特点：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。

　　

下面看看是怎样基于上面的四类节点实现分布式锁的。

　　

1.获取锁

　　

1)在Zookeeper当中创建一个持久节,当第一个客户端Client1想要获得锁时,需要在这个节点下面创建一个临时顺序节点。

　　

2)Client1查找持久节点下面所有的临时顺序节点并排序，判断自己所创建的节点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)如果再有一个客户端 Client2 前来获取锁，则在持久节点下面再创建一个临时顺序节点Lock2。

　　

4)Client2查找持久节点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。

　　

5)如果又有一个客户端Client3前来获取锁，则在持久节点下载再创建一个临时顺序节点Lock3。

　　

Client3查找持久节点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。

　　

2.释放锁

　　

释放锁就比较简单了，因为前面创建的临时顺序节点，所以在出现下面两种情况时，都会自动释放锁：

　　

1)任务完成后，Client会释放锁。

　　

2)任务没完成，Client就崩溃了，也会自动释放锁。