Zookeeper分布式锁的原理_zk锁原理

 一、Zookeeper 分布式锁原理

  Apache Zookeeper 是一个开源的分布式应用程序协调服务，它是集群的管理者，监视着集群中各个节点的状态根据节点提交的反馈进行下一步合理操作。最终将简单易用的接口和性能高效、功能稳定的系统提供给用户。

Zookeeper 提供的分布式锁，是通过其临时有序节点的特性来实现的。临时有序节点是指在会话期间创建的节点，会话结束后，这些节点会被自动删除。有序节点意味着每次创建相同的节点时，Zookeeper 都会在其后添加一个自增的数字。 

任务进程：

1.1 创建节点

当一个客户端尝试获取锁时，它会在指定的路径（例如 /lock）下创建一个临时有序节点（例如 /lock/_locknode_）。如果该客户端创建的节点是 /lock 路径下所有节点中序号最小的，那么这个客户端就获得了锁。

1.2 监听节点

如果客户端创建的节点不是序号最小的，那么它会找到比自己序号小的最大节点，然后对这个节点进行监听。这样，当持有锁的客户端释放锁（也就是其创建的节点被删除）后，原来监听这个节点的客户端就会收到通知，从而尝试获取锁。

1.3 删除节点

当客户端完成其任务后，它会删除自己创建的节点，从而释放锁。这样，其他正在等待的客户端就能收到通知，并尝试获取锁。

二、Zookeeper 分布式锁代码示例

以下是使用 Java 和 Apache Curator 库实现的 Zookeeper 分布式锁的代码例子。

三、Zookeeper 分布式锁的理论解析

Zookeeper 分布式锁的实现，主要利用了 Zookeeper 的两个特性：临时节点和有序节点。

临时节点的特性保证了，如果持有锁的客户端因为某些原因（如崩溃或网络问题）与 Zookeeper 的连接断开，其创建的节点会被自动删除，从而释放锁。这样，其他等待的客户端就有机会获取锁。这是一种避免死锁的机制。

有序节点的特性保证了，客户端总是按照一定的顺序获取锁。这样，我们就可以避免 "羊群效应"，即当锁被释放时，大量的客户端都尝试去获取锁，从而造成大量的网络拥塞。

另外，Zookeeper 的分布式锁还使用了“监听”机制。当一个客户端无法获取锁时，它会监听比自己序号小的最大节点。只有当这个节点被删除（即锁被释放）时，它才会收到通知，并尝试获取锁。这样，我们就可以避免客户端不断地轮询 Zookeeper，从而减少了网络通信量。

四、Zookeeper 分布式锁的优缺点

4.1 优点

• 公平性：由于 Zookeeper 的有序节点特性，分布式锁是公平的。也就是说，请求锁的顺序就是获得锁的顺序。
• 避免死锁：由于 Zookeeper 的临时节点特性，如果持有锁的客户端崩溃或与 Zookeeper 断开连接，锁会被自动释放。
• 避免羊群效应：客户端只有在监听的节点被删除时才会尝试获取锁，而不是在每次锁被释放时都尝试获取。

4.2 缺点

• 依赖 Zookeeper：分布式锁的实现完全依赖于 Zookeeper，如果 Zookeeper 服务不稳定，那么分布式锁也会不稳定。
• 性能问题：尽管 Zookeeper 是一个高性能的服务，但是如果锁的竞争非常激烈，那么可能会对 Zookeeper 服务造成很大的压力。

五、总结

Zookeeper 分布式锁是通过 Zookeeper 的临时有序节点来实现的。当一个客户端尝试获取锁时，它会创建一个临时有序节点。如果这个节点是所有节点中序号最小的，那么这个客户端就获得了锁。如果不是，那么它会监听比自己序号小的最大节点，等待锁的释放。

这种机制保证了公平性，避免了死锁和羊群效应，但是也依赖于 Zookeeper 的稳定性，并可能存在性能问题。