ZooKeeper-Vergleich der Redis-Implementierung verteilter Sperren

Mit der rasanten Entwicklung der Internet-Technologie sind verteilte Systeme in modernen Anwendungen weit verbreitet, insbesondere in großen Internetunternehmen. In einem verteilten System ist es jedoch sehr schwierig, die Konsistenz zwischen Knoten aufrechtzuerhalten. Daher ist der verteilte Sperrmechanismus zu einer der Grundlagen zur Lösung dieses Problems geworden. Bei der Implementierung verteilter Sperren sind Redis und ZooKeeper beliebte Tools. In diesem Artikel werden sie verglichen und analysiert.

1. Redis implementiert verteilte Sperren

Redis ist ein Open-Source-In-Memory-Datenspeichersystem, das als Datenbank, Cache und Nachrichten-Middleware verwendet werden kann. Der verteilte Sperrmechanismus von Redis wird über SETNX implementiert. Der SETNX-Befehl kann den Wert eines Schlüssels atomar festlegen, wird jedoch nur dann erfolgreich festgelegt, wenn der Schlüssel nicht vorhanden ist. Daher können wir verteilte Sperren über SETNX implementieren.

Angenommen, wir möchten eine Sperre namens Lock implementieren und müssen eine gemeinsam genutzte Variable sperren. Sie können den folgenden Beispielcode verwenden:

def acquire_lock(conn, lockname, acquire_timeout=10):
    identifier = str(uuid.uuid4())
    end = time.time() + acquire_timeout
    while time.time() < end:
        if conn.setnx(lockname, identifier):
            return identifier
        time.sleep(0.001)
    return False

Im obigen Code generiert die Funktion „acquire_lock“ eine zufällige Kennung über uuid und legt sie über setnx lockname fest führt den Vorgang aus und gibt den Bezeichner zurück, wenn der Vorgang erfolgreich ist. Gibt „False“ zurück, wenn die Sperre nicht erworben wurde.

Aber hier gibt es ein Problem: Wenn ein Client die Sperre erhalten hat, aber abstürzt oder hängen bleibt, bevor die Sperre freigegeben wird, können andere Clients die Sperre nie erhalten, was zu einem Deadlock-Problem führt. Um dies zu vermeiden, können wir eine Zeitüberschreitung hinzufügen, um die Sperre automatisch aufzuheben. Das Folgende ist der Code zum Aufheben der Sperre:

def release_lock(conn, lockname, identifier):
    pip = conn.pipeline(True)
    while True:
        try:
            # watch the lock name to ensure that no one else has acquired the lock
            pip.watch(lockname)
            if pip.get(lockname) == identifier:
                pip.multi()
                pip.delete(lockname)
                pip.execute()
                return True
            pip.unwatch()
            break
        except redis.exceptions.WatchError:
            pass
    return False

Der obige Beispielcode ist relativ einfach und kann direkt verwendet werden. Im tatsächlichen Einsatz ist das verteilte Sperrszenario jedoch komplexer und erfordert eine umfassendere Lösung. Schauen wir uns an, wie ZooKeeper verteilte Sperren implementiert.

2. ZooKeeper implementiert verteilte Sperren

ZooKeeper ist ein verteilter Koordinationsdienst, der zur Koordinierung des Status verschiedener Knoten in einem verteilten System verwendet werden kann. In ZooKeeper sind verteilte Sperren ebenfalls ein sehr nützlicher Mechanismus.

Der grundlegende Prozess zum Implementieren verteilter Sperren in ZooKeeper ist wie folgt:

(1) Erstellen Sie einen Mutex-Knoten (Mutex-Knoten)

Zunächst muss der Client einen Mutex-Knoten auf ZooKeeper als Identifikation der Sperre erstellen. Sie können den Befehl „create“ verwenden, um einen Knoten zu erstellen. Wenn der Knoten bereits vorhanden ist, schlägt die Erstellung fehl. Beim Erstellen eines Knotens müssen Sie den Knotentyp angeben. Verteilte Sperren verwenden im Allgemeinen kurzlebige geordnete Knoten, dh sie hängen eine Reihe von Zahlen an den Knotennamen an, um die Eindeutigkeit des Knotennamens sicherzustellen.

(2) Erhalten der Sperre

Der Prozess des Erwerbs der Sperre ist der Prozess des Sperrens des Mutex-Sperrknotens. Die Reihenfolge, in der Sperren erworben werden, wird durch die numerische Reihenfolge in den Knotennamen bestimmt. Wenn der Client erfolgreich einen Mutex-Knoten erstellt, ist er Eigentümer der Sperre. Wenn der Knoten nicht erfolgreich erstellt wurde, müssen Sie warten, bis andere Clients die Sperre aufheben, bevor Sie es erneut versuchen.

(3) Sperre aufheben

Wenn der Client die Ressource nicht mehr sperren muss, muss er die Sperre aufheben. Das Aufheben der Sperre erfordert das Löschen des Mutex-Sperrknotens. Nach dem Aufheben der Sperre erhalten andere Clients sofort die Sperrfreigabenachricht über den Watcher-Mechanismus.

ZooKeeper ist teurer als Redis. Es erfordert das Starten von Diensten sowie die Installation und Wartung von ZooKeeper-Clustern. Daher ist die Häufigkeit der Verwendung von ZooKeeper zur Implementierung verteilter Sperren in verteilten Systemen relativ gering. Allerdings ist ZooKeeper relativ stabiler und sicherer und für einige kritische Systeme besser geeignet als Redis.

Im Allgemeinen sind Redis und ZooKeeper beide sehr praktische Lösungen zur Implementierung verteilter Sperren. Bei der Auswahl der zu verwendenden Lösung müssen Sie eine Entscheidung basierend auf der tatsächlichen Situation treffen und Kompromisse bei Aspekten wie Leistung, Stabilität und Sicherheit eingehen, um die besten Ergebnisse zu erzielen.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonZooKeeper-Vergleich der Redis-Implementierung verteilter Sperren. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!