Распределенный замок на базе ZK

Node.js задняя часть ZooKeeper Hadoop

введение

ZooKeeper — это распределенная служба координации распределенных приложений с открытым исходным кодом, реализация с открытым исходным кодом Chubby от Google и важный компонент Hadoop и Hbase. Это программное обеспечение, которое предоставляет согласованные услуги для распределенных приложений.Предоставляемые функции включают в себя: обслуживание конфигурации, службу доменных имен, распределенную синхронизацию, групповую службу и т. д.

Архитектура ZooKeeper обеспечивает высокую доступность за счет избыточных сервисов. Поэтому, если нет ответа с первого раза, клиент может обратиться к другому хосту ZooKeeper. Узлы ZooKeeper хранят свои данные в иерархическом пространстве имен, очень похожем на файловую систему или древовидную структуру префиксов. Клиенты могут читать и писать на узле, таким образом, имея общую службу конфигурации. Обновления полностью заказаны.

Основан на принципе распределенной блокировки ZooKeeper.

  1. существуетzookeeperСоздать временный узел последовательности node_n под указанным узлом (замки)
  2. Получить все дочерние узлы детей под замками
  3. Сортировка дочерних узлов в соответствии с самовозрастающим порядковым номером узла от меньшего к большему.
  4. Определить, является ли этот узел первым дочерним узлом, если да, получить блокировку; если нет, прослушивать событие удаления узла, меньшего, чем узел
  5. Если событие прослушивания вступает в силу, вернитесь ко второму шагу для повторной оценки, пока не будет получена блокировка.

Реализация

Ниже приведено конкретное использование java и zookeeper для реализации распределенных блокировок, а пакет zookeeper, предоставляемый apache, используется для работы zookeeper.

  • Реализуя интерфейс часов, реализовать метод процесса (WASTEDEVENT) для реализации мониторинга, используйте CountDownlatch для завершения мониторинга, используйте CountDownlatch, чтобы подсчитать, когда ждать блокировки, а затем выполнить обратный отсчет после ожидания, прекратите ожидание и продолжить работу.
  • Следующий общий процесс в основном такой же, как описанный выше процесс, за исключением того, что CountDownLatch используется для мониторинга предыдущего узла при мониторинге.
package org.java.base.zookeeper;
import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;

import org.apache.zookeeper.CreateMode;
import org.apache.zookeeper.KeeperException;
import org.apache.zookeeper.WatchedEvent;
import org.apache.zookeeper.Watcher;
import org.apache.zookeeper.ZooDefs;
import org.apache.zookeeper.ZooKeeper;
import org.apache.zookeeper.data.Stat;
import org.codehaus.jettison.json.JSONString;

import com.fasterxml.jackson.databind.util.JSONPObject;
import com.google.gson.JsonObject;


public class DistributedLock implements Lock, Watcher {
 private ZooKeeper zk = null;
 // 根节点
 private String ROOT_LOCK = "/locks";
 // 竞争的资源
 private String lockName;
 // 等待的前一个锁
 private String WAIT_LOCK;
 // 当前锁
 private String CURRENT_LOCK;
 // 计数器
 private CountDownLatch countDownLatch;
 private int sessionTimeout = 30000;
 private List<Exception> exceptionList = new ArrayList<Exception>();

 /**
 * 配置分布式锁
 * @param config 连接的url
 * @param lockName 竞争资源
 */
 public DistributedLock(String config, String lockName) {
 this.lockName = lockName;
 try {
 // 连接zookeeper
 zk = new ZooKeeper(config, sessionTimeout, this);
 Stat stat = zk.exists(ROOT_LOCK, false);
 if (stat == null) {
 // 如果根节点不存在，则创建根节点
 zk.create(ROOT_LOCK, new byte[0], ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);
 }
 } catch (IOException e) {
 e.printStackTrace();
 } catch (InterruptedException e) {
 e.printStackTrace();
 } catch (KeeperException e) {
 e.printStackTrace();
 }
 }

 // 节点监视器
 public void process(WatchedEvent event) {
 if (this.countDownLatch != null) {
 this.countDownLatch.countDown();
 }
 }

 public void lock() {
 if (exceptionList.size() > 0) {
 throw new LockException(exceptionList.get(0));
 }
 try {
 if (this.tryLock()) {
 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + lockName + "获得了锁");
 return;
 } else {
 // 等待锁
 waitForLock(WAIT_LOCK, sessionTimeout);
 }
 } catch (InterruptedException e) {
 e.printStackTrace();
 } catch (KeeperException e) {
 e.printStackTrace();
 }
 }

 public boolean tryLock() {
 try {
 String splitStr = "_lock_";
 if (lockName.contains(splitStr)) {
 throw new LockException("锁名有误");
 }
 // 创建临时有序节点
 CURRENT_LOCK = zk.create(ROOT_LOCK + "/" + lockName + splitStr, new byte[0],
 ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);
 System.out.println(CURRENT_LOCK + " 已经创建");
 // 取所有子节点
 List<String> subNodes = zk.getChildren(ROOT_LOCK, false);
 // 取出所有lockName的锁
 List<String> lockObjects = new ArrayList<String>();
 for (String node : subNodes) {
 String _node = node.split(splitStr)[0];
 if (_node.equals(lockName)) {
 lockObjects.add(node);
 }
 }
 Collections.sort(lockObjects);
 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 的锁是 " + CURRENT_LOCK);
 // 若当前节点为最小节点，则获取锁成功
 if (CURRENT_LOCK.equals(ROOT_LOCK + "/" + lockObjects.get(0))) {
 return true;
 }

 // 若不是最小节点，则找到自己的前一个节点
 String prevNode = CURRENT_LOCK.substring(CURRENT_LOCK.lastIndexOf("/") + 1);
 WAIT_LOCK = lockObjects.get(Collections.binarySearch(lockObjects, prevNode) - 1);
 } catch (InterruptedException e) {
 e.printStackTrace();
 } catch (KeeperException e) {
 e.printStackTrace();
 }
 return false;
 }

 public boolean tryLock(long timeout, TimeUnit unit) {
 try {
 if (this.tryLock()) {
 return true;
 }
 return waitForLock(WAIT_LOCK, timeout);
 } catch (Exception e) {
 e.printStackTrace();
 }
 return false;
 }

 // 等待锁
 private boolean waitForLock(String prev, long waitTime) throws KeeperException, InterruptedException {
 Stat stat = zk.exists(ROOT_LOCK + "/" + prev, true);

 if (stat != null) {
 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "等待锁 " + ROOT_LOCK + "/" + prev);
 this.countDownLatch = new CountDownLatch(1);
 // 计数等待，若等到前一个节点消失，则precess中进行countDown，停止等待，获取锁
 this.countDownLatch.await(waitTime, TimeUnit.MILLISECONDS);
 this.countDownLatch = null;
 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 等到了锁");
 }
 return true;
 }

 public void unlock() {
 try {
 System.out.println("释放锁 " + CURRENT_LOCK);
 zk.delete(CURRENT_LOCK, -1);
 CURRENT_LOCK = null;
 zk.close();
 } catch (InterruptedException e) {
 e.printStackTrace();
 } catch (KeeperException e) {
 e.printStackTrace();
 }
 }

 public Condition newCondition() {
 return null;
 }

 public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {
 this.lock();
 }


 public class LockException extends RuntimeException {
 private static final long serialVersionUID = 1L;
 public LockException(String e){
 super(e);
 }
 public LockException(Exception e){
 super(e);
 }
 }
}

тестовый класс

package org.java.base.zookeeper;
/**
 * 这段代码有一个问题，看大家能否发现？
 * @author Liuhaihua
 *
 */
public class Test {
 static int n = 500;
 
 public static void secskill() {
 System.out.println(--n);
 }

 public static void main(String[] args) {
 
 Runnable runnable = new Runnable() {
 public void run() {
 DistributedLock lock = null;
 try {
 lock = new DistributedLock("10.152.17.73:2181", "test1");
 lock.lock();
 secskill();
 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在运行");
 } finally {
 if (lock != null) {
 lock.unlock();
 }
 }
 }
 };

 for (int i = 0; i < 10; i++) {
 Thread t = new Thread(runnable);
 t.start();
 }
 }
}



Категории