本文主要講述在使用ZooKeeper進(jìn)行分布式鎖的實(shí)現(xiàn)過程中，如何有效的避免“羊群效應(yīng)(?herd effect)”的出現(xiàn)。

一般的分布式鎖實(shí)現(xiàn)

這里簡單的講下一般的分布式鎖如何實(shí)現(xiàn)。具體的代碼實(shí)現(xiàn)可以在這里看到：https://svn.apache.org/repos/asf/zookeeper/trunk/src/recipes/lock/

在之前的《ZooKeepe數(shù)據(jù)模型》一文中提到過，zookeeper中節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建類型有4類，這里我們重點(diǎn)關(guān)注下臨時(shí)順序節(jié)點(diǎn)。這種類型的節(jié)點(diǎn)有幾下幾個(gè)特性：

節(jié)點(diǎn)的生命周期和客戶端會話綁定，即創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)的客戶端會話一旦失效，那么這個(gè)節(jié)點(diǎn)也會被清除。

每個(gè)父節(jié)點(diǎn)都會負(fù)責(zé)維護(hù)其子節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建的先后順序，并且如果創(chuàng)建的是順序節(jié)點(diǎn)（SEQUENTIAL）的話，父節(jié)點(diǎn)會自動(dòng)為這個(gè)節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)整形數(shù)值，以后綴的形式自動(dòng)追加到節(jié)點(diǎn)名中，作為這個(gè)節(jié)點(diǎn)最終的節(jié)點(diǎn)名。

利用上面這兩個(gè)特性，我們來看下獲取實(shí)現(xiàn)分布式鎖的基本邏輯：

客戶端調(diào)用create()方法創(chuàng)建名為“_locknode_/guid-lock-”的節(jié)點(diǎn)，需要注意的是，這里節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建類型需要設(shè)置為EPHEMERAL_SEQUENTIAL。

客戶端調(diào)用getChildren(“_locknode_”)方法來獲取所有已經(jīng)創(chuàng)建的子節(jié)點(diǎn)，同時(shí)在這個(gè)節(jié)點(diǎn)上注冊上子節(jié)點(diǎn)變更通知的Watcher。

客戶端獲取到所有子節(jié)點(diǎn)path之后，如果發(fā)現(xiàn)自己在步驟1中創(chuàng)建的節(jié)點(diǎn)是所有節(jié)點(diǎn)中序號最小的，那么就認(rèn)為這個(gè)客戶端獲得了鎖。

如果在步驟3中發(fā)現(xiàn)自己并非是所有子節(jié)點(diǎn)中最小的，說明自己還沒有獲取到鎖，就開始等待，直到下次子節(jié)點(diǎn)變更通知的時(shí)候，再進(jìn)行子節(jié)點(diǎn)的獲取，判斷是否獲取鎖。

釋放鎖的過程相對比較簡單，就是刪除自己創(chuàng)建的那個(gè)子節(jié)點(diǎn)即可。

問題所在

上面這個(gè)分布式鎖的實(shí)現(xiàn)中，大體能夠滿足了一般的分布式集群競爭鎖的需求。這里說的一般性場景是指集群規(guī)模不大，一般在10臺機(jī)器以內(nèi)。

不過，細(xì)想上面的實(shí)現(xiàn)邏輯，我們很容易會發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題，步驟4，“即獲取所有的子點(diǎn)，判斷自己創(chuàng)建的節(jié)點(diǎn)是否已經(jīng)是序號最小的節(jié)點(diǎn)”，這個(gè)過程，在整個(gè)分布式鎖的競爭過程中，大量重復(fù)運(yùn)行，并且絕大多數(shù)的運(yùn)行結(jié)果都是判斷出自己并非是序號最小的節(jié)點(diǎn)，從而繼續(xù)等待下一次通知——這個(gè)顯然看起來不怎么科學(xué)。客戶端無端的接受到過多的和自己不相關(guān)的事件通知，這如果在集群規(guī)模大的時(shí)候，會對Server造成很大的性能影響，并且如果一旦同一時(shí)間有多個(gè)節(jié)點(diǎn)的客戶端斷開連接，這個(gè)時(shí)候，服務(wù)器就會像其余客戶端發(fā)送大量的事件通知——這就是所謂的羊群效應(yīng)。而這個(gè)問題的根源在于，沒有找準(zhǔn)客戶端真正的關(guān)注點(diǎn)。

我們再來回顧一下上面的分布式鎖競爭過程，它的核心邏輯在于：判斷自己是否是所有節(jié)點(diǎn)中序號最小的。于是，很容易可以聯(lián)想的到的是，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建者只需要關(guān)注比自己序號小的那個(gè)節(jié)點(diǎn)。

改進(jìn)后的分布式鎖實(shí)現(xiàn)

下面是改進(jìn)后的分布式鎖實(shí)現(xiàn)，和之前的實(shí)現(xiàn)方式唯一不同之處在于，這里設(shè)計(jì)成每個(gè)鎖競爭者，只需要關(guān)注”_locknode_”節(jié)點(diǎn)下序號比自己小的那個(gè)節(jié)點(diǎn)是否存在即可。實(shí)現(xiàn)如下：

客戶端調(diào)用create()方法創(chuàng)建名為“_locknode_/guid-lock-”的節(jié)點(diǎn)，需要注意的是，這里節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建類型需要設(shè)置為EPHEMERAL_SEQUENTIAL。

客戶端調(diào)用getChildren(“_locknode_”)方法來獲取所有已經(jīng)創(chuàng)建的子節(jié)點(diǎn)，注意，這里不注冊任何Watcher。

客戶端獲取到所有子節(jié)點(diǎn)path之后，如果發(fā)現(xiàn)自己在步驟1中創(chuàng)建的節(jié)點(diǎn)序號最小，那么就認(rèn)為這個(gè)客戶端獲得了鎖。

如果在步驟3中發(fā)現(xiàn)自己并非所有子節(jié)點(diǎn)中最小的，說明自己還沒有獲取到鎖。此時(shí)客戶端需要找到比自己小的那個(gè)節(jié)點(diǎn)，然后對其調(diào)用exist()方法，同時(shí)注冊事件監(jiān)聽。

之后當(dāng)這個(gè)被關(guān)注的節(jié)點(diǎn)被移除了，客戶端會收到相應(yīng)的通知。這個(gè)時(shí)候客戶端需要再次調(diào)用getChildren(“_locknode_”)方法來獲取所有已經(jīng)創(chuàng)建的子節(jié)點(diǎn)，確保自己確實(shí)是最小的節(jié)點(diǎn)了，然后進(jìn)入步驟3。

結(jié)論

上次兩個(gè)分布鎖實(shí)現(xiàn)，都是可行的。具體選擇哪個(gè)，取決于你的集群規(guī)模。

轉(zhuǎn)發(fā)來自：http://rdc.taobao.com/team/jm/archives/tag/zookeeper

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的zookeeper分布式锁避免羊群效应（Herd Effect）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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