zookeeper分布式锁原理及使用 curator 实现分布式锁

本文为博主原创，未经允许不得转载：

　　1. zookeeper 分布式锁应用场景及特点分析

　　2. zookeeper 分布式原理

　　3. curator 实现分布式锁

1. zookeeper 分布式锁：

　　（1）优点：ZooKeeper分布式锁（如InterProcessMutex），能有效的解决分布式问题，不可重入问题，使用起来也较为简单。

　　（2）缺点：ZooKeeper实现的分布式锁，性能并不太高。为啥呢？

　　　　因为每次在创建锁和释放锁的过程中，都要动态创建、销毁瞬时节点来实现锁功能。大家知道，ZK中创建和删除节点只能通过Leader服务器来执行，

　　然后Leader服务器还需要将数据同不到所有的Follower机器上，这样频繁的网络通信，性能的短板是非常突出的。

　　　　总之，在高性能，高并发的场景下，不建议使用ZooKeeper的分布式锁。而由于ZooKeeper的高可用特性，所以在并发量不是太高的场景，推荐

　　使用ZooKeeper的分布式锁。

　　对比 redis 分布式锁：

　　　　（1）基于ZooKeeper的分布式锁，适用于高可靠（高可用）而并发量不是太大的场景；

　　　　（2）基于Redis的分布式锁，适用于并发量很大、性能要求很高的、而可靠性问题可以通过其他方案去弥补的场景。

2. zookeeper 分布式锁原理：

　　非公共锁方式实现流程：

　　　　如上实现方式在并发问题比较严重的情况下，性能会下降的比较厉害，主要原因是，所有的连接都在对同一个节点进行监听，当服务器检测到删除事件时，

　　要通知所有的连接，所有的连接同时收到事件，再次并发竞争，这就是羊群效应。这种加锁方式是非公平锁的具体实现

　　zookeeper 公平锁实现：

　　流程：

　　　　1. 请求进来，直接在 /lock 节点下穿件一个临时顺序节点

　　　　2. 判断自己是不是 lock 节点下最小的节点：如果是最小的，则获取锁，反之对前面的节点进行监听

　　　　3. 获得锁的请求，处理完释放锁，即delete 节点，然后后继第一个节点收到通知，并重复第二步判断。

　　借助于临时顺序节点，可以避免同时多个节点的并发竞争锁，缓解了服务端压力。这种实现方式所有加锁请求都进行排队加锁，是公平锁的具体实现

3. 使用curator 封装分布式锁

　　　　Curator 是一套由netflix 公司开源的，Java 语言编程的 ZooKeeper 客户端框架，Curator项目是现在ZooKeeper 客户端中使用最多，Curator 把我们平时

　　常用的很多 ZooKeeper 服务开发功能做了封装，例如 Leader 选举、分布式计数器、分布式锁。这就减少了技术人员在使用 ZooKeeper 时的大部分底层细节

　　开发工作。在会话重新连接、Watch 反复注册、多种异常处理等使用场景中，用原生的 ZooKeeper处理比较复杂。而在使用 Curator 时，由于其对这些功能都

　　做了高度的封装，使用起来更加简单，不但减少了开发时间，而且增强了程序的可靠性。

　　引入curator 相关的pom 依赖：

　　　　将 Curaotr 框架引用到工程项目里，在配置文件中分别引用了两个 Curator 相关的包，第一个是 curator-framework 包，该包是对 ZooKeeper 底层 API 的一些封装。

　　另一个是 curator-recipes 包，该包封装了一些 ZooKeeper 服务的高级特性，如：Cache 事件监听、选举、分布式锁、分布式 Barrier。

 <dependency> 
    <groupId>org.apache.curator</groupId> 
    <artifactId>curator‐recipes</artifactId> 
    <version>5.0.0</version> 
    <exclusions> 
        <exclusion> 
            <groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
            <artifactId>zookeeper</artifactId> 
        </exclusion> 
    </exclusions> 
 </dependency> 
 <dependency> 
    <groupId>org.apache.zookeeper</groupId> 
    <artifactId>zookeeper</artifactId> 
    <version>3.5.8</version> 
 </dependency>

封装的工具类：

import org.apache.commons.lang3.exception.ExceptionUtils;
import org.apache.commons.logging.Log;
import org.apache.commons.logging.LogFactory;
import org.apache.curator.RetryPolicy;
import org.apache.curator.framework.CuratorFramework;
import org.apache.curator.framework.CuratorFrameworkFactory;
import org.apache.curator.framework.recipes.leader.LeaderLatch;
import org.apache.curator.retry.ExponentialBackoffRetry;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

@Component
public class BaseJob {
    Log log = LogFactory.getLog(this.getClass());
    @Value("${zookeeper.connectstring}")
    private String zookeeperHost;
    @Value("${zookeeper.parent.path}")
    private String zookeeperPath = "/dlocks/zk/demo";
    @Value("${curator.leadership.wait}")
    private int leaderShipWait = 60000;
    @Value("${curator.leadership.release}")
    private int leaderShipRelease = 360000;
    
    protected static String Zookeeper_KEY = "zk/lag/count";

    public boolean getZkLock(String tokenKey) {
        return getZkLock(tokenKey, leaderShipRelease);
    }
    
    public boolean getZkLock(String tokenKey, final int lShipRelease) {
        CuratorFramework client = null;
        LeaderLatch ll = null;
        try {
            RetryPolicy policy = new ExponentialBackoffRetry(4000, 3);
            client = CuratorFrameworkFactory.newClient(zookeeperHost, policy);
            client.start();
            ll = new LeaderLatch(client, String.format("%s/ppcloud/"+tokenKey+"/lock", zookeeperPath));
            ll.start();
            boolean get = ll.await(leaderShipWait, TimeUnit.MILLISECONDS);
            if (get) {
                final CuratorFramework client2 = client;
                final LeaderLatch ll2 = ll;
                new Thread(new Runnable() {

                    public void run() {
                        try {
                            Thread.sleep(lShipRelease);
                        } catch (Throwable e1) {
                        }
                        try {
                            ll2.close();
                        } catch (Throwable t) {
                        }
                        try {
                            client2.close();
                        } catch (Throwable e) {
                        }
                    }
                }).start();
                return true;
            } else {
                ll.close();
                client.close();
                log.error(String.format("Zookeeper return:%s", get));
                //hack code temp
                //return true;
            }

        } catch (Throwable e) {
            log.error(String.format("Zookeeper failed:%s", ExceptionUtils.getStackTrace(e)));
            try {
                if (ll != null) {
                    ll.close();
                }
            } catch (Exception e2) {
            }
            try {
                if (client != null) {
                    client.close();
                }
            } catch (Exception e2) {
            }
        }
        return false;
    }
}