如何基于 ZooKeeper 实现分布式锁

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基于 ZooKeeper 实现分布式锁

分布式锁是一种控制分布式系统中多个进程之间同步访问共享资源的机制。ZooKeeper 是一个开源的分布式协调服务,它提供了一种简单有效的方式来实现分布式锁。

步骤 1: 使用 ZooKeeper 创建锁节点

首先,你需要在 ZooKeeper 中创建一个专门用于锁定的节点,这个节点通常被称为锁定节点。例如,你可以创建一个名为 /locks/my_lock 的持久节点。

public void createLockNode(ZooKeeper zk) throws KeeperException, InterruptedException {
    String path = "/locks/my_lock";
    byte[] data = new byte[0]; // 锁节点不需要存储任何数据
    zk.create(path, data, ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);
}

步骤 2: 尝试获取锁

当一个进程尝试获取锁时,它会在锁定节点下创建一个临时顺序节点。ZooKeeper 会自动为这些节点分配一个唯一的递增编号。

public String tryAcquireLock(ZooKeeper zk) throws KeeperException, InterruptedException {
    String path = "/locks/my_lock/lock_";
    byte[] data = new byte[0];
    return zk.create(path, data, ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);
}

步骤 3: 确定锁的所有权

创建临时顺序节点后,进程需要检查它是否拥有最小编号的节点。如果是,那么它就成功获得了锁。

public boolean checkLock(ZooKeeper zk, String myNode) throws KeeperException, InterruptedException {
    List<String> children = zk.getChildren("/locks/my_lock", false);
    Collections.sort(children);
    return myNode.equals("/locks/my_lock/" + children.get(0));
}

步骤 4: 等待锁

如果进程没有获得锁,它需要等待直到它前面的节点被删除。可以通过在前一个节点上设置一个观察者来实现。

public void waitForLock(ZooKeeper zk, String myNode) throws KeeperException, InterruptedException {
    List<String> children = zk.getChildren("/locks/my_lock", false);
    Collections.sort(children);
    int index = children.indexOf(myNode.substring(myNode.lastIndexOf('/') + 1));
    if (index > 0) {
        String prevNode = "/locks/my_lock/" + children.get(index - 1);
        synchronized (this) {
            zk.exists(prevNode, event -> {
                if (event.getType() == Watcher.Event.EventType.NodeDeleted) {
                    synchronized (this) {
                        this.notifyAll();
                    }
                }
            });
            this.wait();
        }
    }
}

步骤 5: 释放锁

一旦进程完成了对共享资源的操作,它应该删除它的临时顺序节点,从而释放锁。

public void releaseLock(ZooKeeper zk, String myNode) throws KeeperException, InterruptedException {
    zk.delete(myNode, -1);
}

总结

通过以上步骤,你可以使用 ZooKeeper 实现一个基本的分布式锁。这个锁可以确保在任何时候,只有一个进程能够访问共享资源。记住,分布式锁的实现需要仔细处理异常情况和边缘情况,以确保系统的健壮性和稳定性。

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