分布式锁

分布式锁

Zookeeper (分布式服务注册与发现、分布式协调技术，分布式锁)，分布式协调技术用来解决分布式环境当中多个进程之间的同步控制，让其有序访问某种临界资源，防止造成“脏数据”。

分布式锁：防止分布式系统中的多个进程间互相干扰，需要用到分布式协调技术来对进程进行调度。分布式协调技术的核心就是实现分布式锁。

分布式锁需求:

1. 保证一个方法或属性在高并发下同一时间只能被同一个线程执行.
2. 单机环境中 java 提供了并发处理相关的 API
3. 分布式系统多线程,多进程并且分布在不同机器上,原单机部署情况并发控制锁策略失效
4. 跨 JVM 的互斥机制来控制共享资源的访问

分布式锁的具备条件:

• 分布式环境下,一个方法或变量只能被一个机器的一条线程执行
• 高可用的获取锁与释放锁
• 高性能的获取锁与释放锁
• 具备锁失效机制,防止死锁
• 具备非阻塞锁特性,没有获取到锁直接返回获取锁失败(超时熔断,非阻塞)
• 具备可重入特性(多个任务并发使用,不担心数据错误)

Zookeeper

Zookeeper 的设计初衷就是实现分布式锁服务 ，Zookeeper 是为分布式应用提供一致性服务的开源组件,内部是一个分层的文件系统树结构目录,同一个目录下文件名必须唯一.

Zookeeper 使用场景之一：集群 Master 选举，解决分布式系统单点故障。

传统主从模式，主节点都有一个备用节点，备用节点不断发心跳确认主节点是否存活，如果主节点宕机备用节点立即接替主节点 。这样还会有个问题就是，网络问题导致请求或者响应信息丢失(丢包)，备用节点启动了 Master 实例，分布式系统当中就有了两个节点 双Master, 从节点分别将数据部分发送给两个主节点，出现服务数据错乱。

Zookeeper 解决方案

zookeeper 能保证每时每刻只有一个 Master，但是不能避免网络故障。

主节点向 zookeeper 注册节点，例如：主节点A为 master-00001 ，主节点B为 master-00002，编号最小的节点将在选举中获胜取得锁成为主节点，其他节点将被阻塞成为备用节点。

Master 故障

如果 主节点A 宕机，自动删除 主节点A 注册的节点,Zookeeper 会自动感知节点变化, 重新发起选举，此时主节点B 的编号最小，B 将会替代 A 成为主节点。

Master 恢复

如果 主节点A 恢复，它会再次向向 zookeeper 注册节点，此时注册节点为 master-00003，Zookeeper 会感知节点变化再次选举，此时仍是 主节点B 获胜继续担任主节点。

问题： Zookeeper 必须高可用. Keepalived (健康检查,虚拟IP)实现高可用, HAProxy 负载均衡.

(待填坑！代码实现 demo)

Zookeeper 分布式锁方案

实现步骤:

1. 创建目录 MyZookeeperLock
2. 线程 A 向获取锁就在 MyZookeeperLock 目录下创建临时顺序节点.
3. 获取 MyZookeeperLock 目录下所有子节点,然后获取比自己小兄弟节点,如果不存在,则表示当前线程顺序号最小 ,从而获得锁
4. 线程 B 获取所有节点,判断自己不是最小节点,则设置监听比自己小的节点
5. 线程 A 处理完,删除自己的节点,线程 B 监听到变更事件,判断自己是不是最小的节点,如果是则获得锁.

线程A
	master-001-> 处理完后删除节点(释放锁)
线程B
	master-002 -> 监听 001 释放锁(删除节点) -> 监听到 001 释放后,获得锁
线程C
	master-003 -> 监听 002 释放锁 -> 继续监听 002 - > 002 释放后,获得锁

MyZookeeperLock
	master-001 -> 线程 A 处理完后,删除注册的节点
	master-002
	master-003

Memcached 分布式锁方案

利用 Memcached 的 add 命令(原子操作)。只有 key 不存在的情况下 add 才能成功，也就意味着线程得到了锁。

Redis 分布式锁方案

类似 Memcached 的方式获取锁，利用 Redis 的 setnx 命令（原子操作）。只有 key 不存在的情况下，才能 set 成功。

Chubby 分布式锁方案

Google 公司实现的粗粒度分布式锁服务，底层利用 Paxos 一致性算法。

赏

谢谢你请我吃糖果

支付宝

微信

• 本文作者： MISAKIGA
• 本文链接： https://misakiga.github.io/2021/06/22/microservice/distribute_lock/
• 版权声明： 本博客所有文章除特别声明外，均采用 MIT 许可协议。转载请注明出处！