Zookeeper实现分布式锁

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1.什么是分布式锁

         为了防止分布式系统中的多个进程之间相互干扰，我们需要一种分布式协调技术来对这些进程调度，而这种分布式协调技术的核心就是分布式锁。

2.分布式锁应该具备的条件

• 一个方法在同一时间只能被一个机器的一个线程执行。 
• 高可用的获取锁与释放锁。
• 高性能的获取锁与释放锁。
• 具备可重入特性。
• 具有锁失效机制，防止死锁。
• 具备非阻塞特性，即没有获取锁将直接返回获取锁失败。    

3.redis实现分布式锁

       分布式锁实现的三个核心要素：加锁、解锁、锁超时。

     （1）加锁

              以双11秒杀商品为例讨论。小明对商品A进行购买操作，此时小明会使用 setnx（prodId，threadId） 命令，来对商品加锁。若此时执行命令之后返回 1 ，则说明小明加锁成功。小红在同一时间做相同操作，返回 0 ，则说明小红加锁失败。

     （2）解锁

              小明购买完商品之后要立即释放锁，提供给包括小红在内的其他购买者使用，小明此时执行del(prodId)命令，将锁释放。

     （3）锁超时

              如果小明在购买的过程中，突然网断了，获取了锁，但是没有释放锁，那之后的购买者只有等待。所以为了解决这种 死锁 的问题，小明在加锁时，必须执行 expire(prodId,30) 给锁设置一个超时时间，来保证即使没有显示的释放锁，这把锁在一定时间之后也能自动释放。

  伪代码如下：

if（setnx（prodId，threadId） == 1）{
    expire（prodId，30）
    try {
        do something ......
    } finally {
        del（prodId）
    }
}

4.以上伪代码中存在三个致命问题

   (1) setnx 和 expire 的非原子性

        setnx 与 expire 是分两步进行操作的，如果执行完setnx操作之后，还没执行 expire 命令设置超时时间，网络断掉，此时造成死锁。

        出现这个问题的根本原因在于setnx与expire是分两步进行的，如果这两个操作时原子性的，将很好的避免这种问题，所以redis提供了解决方案：在加锁的同时，设置超时时间。

set（prodId，threadId，30）

   (2) 误删操作

        小明在购买商品加锁时设置的锁超时时间时30s，但是30s之后小明仍然没有购买完成，此时redis自动释放锁，小红获得了锁，在小红购物的过程中，小明购买完成，需要删除锁，误将小红的锁删除。

        为了避免这个问题，在加锁时，小明需要将自己的线程Id当作参数传进去。

String threadId = Thread.currentThread().getId()
set（key，threadId ，30）

       在解锁时先判断是不是自己的锁，如果是自己的锁，再进行删除锁的操作。

if（threadId .equals(redisClient.get(key))）{
    del(key)
}

  （3）同一时间两个线程访问同一资源

         上述情况会出现同一时间两个线程访问同一资源的情况。为了尽量避免这种情况，我们可以给获得锁的线程去开启一个守护进程，当到达超时时间时，如果还没有进行完自己的操作，守护进程，给该进程加部分时间，当该线程处理完自己的任务之后，会显示的关闭掉守护进程。如果没有处理完成，断网了，守护进程会自动终止，到达超时时间时，该线程就将锁释放了。     

5.Zookeeper如何实现分布式锁

   （1）四种Zonde节点

• 持久节点       

   默认的节点类型。创建节点的客户端与Zookeeper断开连接之后，该节点依旧存在。

• 持久顺序节点

   在创建节点时，zookeeper会根据创建的时间将节点进行排序。

• 临时节点

   和持久节点想相反。当创建节点的客户端与zookeeper断开连接之后，临时节点会被删除。

• 临时顺序节点

   当创建节点时，zookeeper会根据节点的创建时间的先后顺序进行排序，当创建节点的客户端与Zookeeper断开连接之后，临时节点会被删除。

   （2）zookeeper 分布式锁原理

           zookeeper实现分布式锁就是应用了临时顺序节点，具体流程如下：

            ① 100名客户在极短的时间内去访问商品服务，进行购买商品的操作。

            ② 获取锁

                 zookeeper创建100个临时顺序节点，这些节点按照请求的先后顺序进行排序。排名第一的 req1 优先获取锁，排名第二 req2 的向只比他靠前一名的 req1 注册Watcher,排名第三的 req3 向 req2 注册Watcher,依次类推。

            ③ 释放锁

        ?正常执行完释放锁

            当 req1 执行完成之后，zookeper会删除该节点，排名第二的 req2 获得锁，依次类推。            

        ?客户端崩溃释放锁

           当排名第一的用户在购买时断网，因为zookeeper为其创建的是临时顺序节点，此时排名第一的用户获得的锁也将释放。排名第二的用户获得锁。

6.redis与zookeeper的分布式锁比较         

Zookeeper实现分布式锁

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原文地址：https://www.cnblogs.com/zhouzhile/p/11197958.html