ZooKeeper鎖服務

分布式鎖在一組進程之間提供了一種互斥機制。在任何時刻，只有一個進程可以持有鎖。分布式鎖可以應用于大型分布式系統中實現領導者選舉，在任何時間點，持有鎖的進程就是系統的領導者。

為了使用ZooKeeper來實現分布式鎖服務，我們使用順序znode來為那些競爭鎖的進程強制排序。

實現思路很簡單：

首先指定一個作為鎖的znode，通常用它來描述被鎖定的實體，稱為/leader；

然后希望獲得鎖的客戶端創建一些短暫znode，作為鎖znode的子節點。

在任何時間點，順序號最小的客戶端將持有鎖。

例如，兩個客戶端差不多同時創建znode，分別為/leader/lock-1 和 /leader/lock-2，那么創建/leader/lock-1的客戶端將會持有鎖，因為它的znode順序號最小。

ZooKeeper服務是順序的仲裁者，因為它負責分配順序號。

通過刪除znode /leader/lock-1即可簡單的釋放鎖；另外，如果客戶端進程死亡，對應的短暫znode也會被刪除。

接下來，創建/leader/lock-2的客戶端將持有鎖，因為它的順序號緊跟前一個。通過創建一個關于znode刪除的觀察，可以是客戶端在獲得鎖時得到通知。

申請獲取所得偽代碼：

1.在鎖znode下創建一個名為lock-的短暫順序znode，并且記住它的實際路徑名（create操作的返回值）。

2.查詢鎖znode的子節點并設置一個觀察。

3.如果步驟1中所創建的znode在步驟2中所返回的所有子節點中具有最小的順序號，則獲取到鎖。退出。

4.等待步驟2中所設置的觀察的通知并且轉到步驟2.

ZooKeeper中的鎖機制

加鎖：

ZooKeeper 將按照如下方式實現加鎖的操作：

1 ） ZooKeeper 調用 create （）方法來創建一個路徑格式為“ _locknode_/lock- ”的節點，此節點類型為 sequence （連續）和 ephemeral （臨時）。也就是說，創建的節點為臨時節點，并且所有的節點連續編號，即“ lock-i ”的格式。

2 ）在創建的鎖節點上調用 getChildren （）方法，來獲取鎖目錄下的最小編號節點，并且不設置 watch 。

3 ）步驟 2 中獲取的節點恰好是步驟 1 中客戶端創建的節點，那么此客戶端獲得此種類型的鎖，然后退出操作。

4 ）客戶端在鎖目錄上調用 exists （）方法，并且設置 watch 來監視鎖目錄下比自己小一個的連續臨時節點的狀態。

5 ）如果監視節點狀態發生變化，則跳轉到第 2 步，繼續進行后續的操作，直到退出鎖競爭。

解鎖：

ZooKeeper 解鎖操作非常簡單，客戶端只需要將加鎖操作步驟 1 中創建的臨時節點刪除即可。 

羊群效應

“羊群效應”就是指大量客戶端收到同一事件的通知，但實際只有很少一部分需要處理這一事件。

設想當有成百上千客戶端，都在嘗試獲得鎖，每個客戶端都會在鎖上設置觀察，來捕捉節點的變化。每次鎖被釋放或另一個進程申請獲取鎖時，觀察都會被觸發并且每個客戶端都會收到一個通知，但只有一個客戶端會成功獲得鎖。這時就會造成大量的峰值流量，給zookeeper服務器造成壓力。

為了避免羊群效應，我們需要優化通知事件，將沒必要的觀察通知去掉，如刪除等，只有在前一個順序號的子節點消失時才需要通知下一個客戶端。

ZooKeeper帶有一個Java語言編寫的生產級別的鎖實現，名為writelock，客戶端可以很方便的使用它。

ZooKeeper官網關于鎖服務的介紹：

http://zookeeper.apache.org/doc/trunk/recipes.html#sc_recipes_Locks