ZooKeeper锁服务
2015-11-05 11:13
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分布式锁在一组进程之间提供了一种互斥机制。在任何时刻,只有一个进程可以持有锁。分布式锁可以应用于大型分布式系统中实现领导者选举,在任何时间点,持有锁的进程就是系统的领导者。
为了使用ZooKeeper来实现分布式锁服务,我们使用顺序znode来为那些竞争锁的进程强制排序。
实现思路很简单:
首先指定一个作为锁的znode,通常用它来描述被锁定的实体,称为/leader;
然后希望获得锁的客户端创建一些短暂znode,作为锁znode的子节点。
在任何时间点,顺序号最小的客户端将持有锁。
例如,两个客户端差不多同时创建znode,分别为/leader/lock-1 和 /leader/lock-2,那么创建/leader/lock-1的客户端将会持有锁,因为它的znode顺序号最小。
ZooKeeper服务是顺序的仲裁者,因为它负责分配顺序号。
通过删除znode /leader/lock-1即可简单的释放锁;另外,如果客户端进程死亡,对应的短暂znode也会被删除。
接下来,创建/leader/lock-2的客户端将持有锁,因为它的顺序号紧跟前一个。通过创建一个关于znode删除的观察,可以是客户端在获得锁时得到通知。
申请获取所得伪代码:
1.在锁znode下创建一个名为lock-的短暂顺序znode,并且记住它的实际路径名(create操作的返回值)。
2.查询锁znode的子节点并设置一个观察。
3.如果步骤1中所创建的znode在步骤2中所返回的所有子节点中具有最小的顺序号,则获取到锁。退出。
4.等待步骤2中所设置的观察的通知并且转到步骤2.
ZooKeeper中的锁机制
加锁:
ZooKeeper 将按照如下方式实现加锁的操作:
1 ) ZooKeeper 调用 create ()方法来创建一个路径格式为“ _locknode_/lock- ”的节点,此节点类型为 sequence (连续)和 ephemeral (临时)。也就是说,创建的节点为临时节点,并且所有的节点连续编号,即“ lock-i ”的格式。
2 )在创建的锁节点上调用 getChildren ()方法,来获取锁目录下的最小编号节点,并且不设置 watch 。
3 )步骤 2 中获取的节点恰好是步骤 1 中客户端创建的节点,那么此客户端获得此种类型的锁,然后退出操作。
4 )客户端在锁目录上调用 exists ()方法,并且设置 watch 来监视锁目录下比自己小一个的连续临时节点的状态。
5 )如果监视节点状态发生变化,则跳转到第 2 步,继续进行后续的操作,直到退出锁竞争。
解锁:
ZooKeeper 解锁操作非常简单,客户端只需要将加锁操作步骤 1 中创建的临时节点删除即可。
羊群效应
“羊群效应”就是指大量客户端收到同一事件的通知,但实际只有很少一部分需要处理这一事件。
设想当有成百上千客户端,都在尝试获得锁,每个客户端都会在锁上设置观察,来捕捉节点的变化。每次锁被释放或另一个进程申请获取锁时,观察都会被触发并且每个客户端都会收到一个通知,但只有一个客户端会成功获得锁。这时就会造成大量的峰值流量,给zookeeper服务器造成压力。
为了避免羊群效应,我们需要优化通知事件,将没必要的观察通知去掉,如删除等,只有在前一个顺序号的子节点消失时才需要通知下一个客户端。
ZooKeeper带有一个Java语言编写的生产级别的锁实现,名为writelock,客户端可以很方便的使用它。
ZooKeeper官网关于锁服务的介绍:
http://zookeeper.apache.org/doc/trunk/recipes.html#sc_recipes_Locks
为了使用ZooKeeper来实现分布式锁服务,我们使用顺序znode来为那些竞争锁的进程强制排序。
实现思路很简单:
首先指定一个作为锁的znode,通常用它来描述被锁定的实体,称为/leader;
然后希望获得锁的客户端创建一些短暂znode,作为锁znode的子节点。
在任何时间点,顺序号最小的客户端将持有锁。
例如,两个客户端差不多同时创建znode,分别为/leader/lock-1 和 /leader/lock-2,那么创建/leader/lock-1的客户端将会持有锁,因为它的znode顺序号最小。
ZooKeeper服务是顺序的仲裁者,因为它负责分配顺序号。
通过删除znode /leader/lock-1即可简单的释放锁;另外,如果客户端进程死亡,对应的短暂znode也会被删除。
接下来,创建/leader/lock-2的客户端将持有锁,因为它的顺序号紧跟前一个。通过创建一个关于znode删除的观察,可以是客户端在获得锁时得到通知。
申请获取所得伪代码:
1.在锁znode下创建一个名为lock-的短暂顺序znode,并且记住它的实际路径名(create操作的返回值)。
2.查询锁znode的子节点并设置一个观察。
3.如果步骤1中所创建的znode在步骤2中所返回的所有子节点中具有最小的顺序号,则获取到锁。退出。
4.等待步骤2中所设置的观察的通知并且转到步骤2.
ZooKeeper中的锁机制
加锁:
ZooKeeper 将按照如下方式实现加锁的操作:
1 ) ZooKeeper 调用 create ()方法来创建一个路径格式为“ _locknode_/lock- ”的节点,此节点类型为 sequence (连续)和 ephemeral (临时)。也就是说,创建的节点为临时节点,并且所有的节点连续编号,即“ lock-i ”的格式。
2 )在创建的锁节点上调用 getChildren ()方法,来获取锁目录下的最小编号节点,并且不设置 watch 。
3 )步骤 2 中获取的节点恰好是步骤 1 中客户端创建的节点,那么此客户端获得此种类型的锁,然后退出操作。
4 )客户端在锁目录上调用 exists ()方法,并且设置 watch 来监视锁目录下比自己小一个的连续临时节点的状态。
5 )如果监视节点状态发生变化,则跳转到第 2 步,继续进行后续的操作,直到退出锁竞争。
解锁:
ZooKeeper 解锁操作非常简单,客户端只需要将加锁操作步骤 1 中创建的临时节点删除即可。
羊群效应
“羊群效应”就是指大量客户端收到同一事件的通知,但实际只有很少一部分需要处理这一事件。
设想当有成百上千客户端,都在尝试获得锁,每个客户端都会在锁上设置观察,来捕捉节点的变化。每次锁被释放或另一个进程申请获取锁时,观察都会被触发并且每个客户端都会收到一个通知,但只有一个客户端会成功获得锁。这时就会造成大量的峰值流量,给zookeeper服务器造成压力。
为了避免羊群效应,我们需要优化通知事件,将没必要的观察通知去掉,如删除等,只有在前一个顺序号的子节点消失时才需要通知下一个客户端。
ZooKeeper带有一个Java语言编写的生产级别的锁实现,名为writelock,客户端可以很方便的使用它。
ZooKeeper官网关于锁服务的介绍:
http://zookeeper.apache.org/doc/trunk/recipes.html#sc_recipes_Locks
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