ZooKeeper による分散ロックの Redis 実装の比較

インターネット技術の急速な発展に伴い、分散システムは最新のアプリケーション、特に大規模なインターネット企業で広く使用されています。しかし、分散システムではノード間の一貫性を維持することが非常に難しいため、分散ロック機構はこの問題を解決する基盤の 1 つとなっています。分散ロックの実装では、Redis と ZooKeeper がどちらも人気のあるツールなので、この記事ではそれらを比較して分析します。

1. Redis は分散ロックを実装します

Redis は、データベース、キャッシュ、メッセージ ミドルウェアとして使用できるオープン ソースのメモリ内データ ストレージ システムです。 Redis の分散ロック メカニズムは SETNX を通じて実装されており、SETNX コマンドはキーの値をアトミックに設定できますが、キーが存在しない場合にのみ正常に設定されます。したがって、SETNX を通じて分散ロックを実装できます。

Lock という名前のロックを実装し、共有変数をロックする必要があるとします。次のサンプル コードを使用できます:

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

上記のコードでは、acquire_lock 関数はランダムな値を生成します。 uuid を介した識別子。setnx を介して lockname を操作し、操作が成功した場合は識別子を返します。ロックが取得されていない場合は False を返します。

しかし、ここで問題が発生します。クライアントがロックを取得したが、ロックを解放する前にクラッシュまたはハングすると、他のクライアントはロックを取得できなくなり、デッドロックの問題が発生します。これを回避するには、タイムアウトを追加してロックを自動的に解放します。ロックを解除するコードは次のとおりです。

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

上記のコード例は比較的単純で、直接使用できます。ただし、実際の使用では、分散ロックのシナリオはより複雑で、より完全なソリューションが必要になります。 ZooKeeper が分散ロックを実装する方法を見てみましょう。

2. ZooKeeper は分散ロックを実装します

ZooKeeper は、分散システム内のさまざまなノードのステータスを調整するために使用できる分散調整サービスです。多くの分散システムで使用されています。 ZooKeeper に移動して、さまざまなノードを調整します。 ZooKeeper では、分散ロックも非常に便利なメカニズムです。

ZooKeeper が分散ロックを実装する基本プロセスは次のとおりです。

(1) ミューテックス ノード (Mutex Node) を作成します。

まず、クライアントは相互ロックを作成する必要があります。 lock on ZooKeeper ロック ノードはロックの識別子として使用されます。 create コマンドを使用してノードを作成できますが、ノードがすでに存在する場合、作成は失敗します。ノードを作成するときは、ノード タイプを指定する必要があります。分散ロックは通常、有効期間が短い順序付けされたノードを使用します。つまり、ノード名の一意性を確保するために、ノード名の後に一連の番号を追加します。

(2) ロックの取得

ロックの取得処理は、ミューテックスロックノードをロックする処理です。ロックが取得される順序は、ノード名の番号順によって決まります。クライアントがミューテックス ノードの作成に成功すると、ロックを所有します。ノードが正常に作成されなかった場合は、他のクライアントがロックを解放するまで待ってから再試行する必要があります。

(3) ロックを解放する

クライアントはリソースをロックする必要がなくなったら、ロックを解放する必要があります。ロックを解放するには、ミューテックス ロック ノードを削除する必要があります。ロックが解放されると、他のクライアントはすぐにウォッチャー メカニズムを通じてロック解放メッセージを受信します。

ZooKeeper は Redis よりも高価であり、サービスの開始と ZooKeeper クラスターのインストールと保守が必要なため、分散システムで分散ロックを実装するために ZooKeeper を使用する頻度は比較的低くなります。ただし、ZooKeeper は比較的安定性と安全性が高く、一部の重要なシステムには Redis よりも適しています。

全体として、Redis と ZooKeeper は非常に実用的な分散ロック実装ソリューションです。使用するソリューションを選択するときは、実際の状況に基づいて選択し、最良の結果を達成するためにパフォーマンス、安定性、セキュリティなどの観点からトレードオフを行う必要があります。

以上がZooKeeper による分散ロックの Redis 実装の比較の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。