基于Consul的分布式锁实现

基于Consul的分布式锁实现

我们在构建分布式系统的时候，经常需要控制对共享资源的互斥访问。这个时候我们就涉及到分布式锁(也称为全局锁)的实现，基于目前的各种工具，我们已经有了大量的实现方式，比如：基于Redis的实现、基于Zookeeper的实现。本文将介绍一种基于Consul 的Key/Value存储来实现分布式锁以及信号量的方法。

分布式锁实现

基于Consul的分布式锁主要利用Key/Value存储API中的acquire和release操作来实现。acquire和release操作是类似Check-And-Set的操作：

acquire操作只有当锁不存在持有者时才会返回true，并且set设置的Value值，同时执行操作的session会持有对该Key的锁，否则就返回falserelease操作则是使用指定的session来释放某个Key的锁，如果指定的session无效，那么会返回false，否则就会set设置Value值，并返回true

具体实现中主要使用了这几个Key/Value的API：

create session：https://consul.io/api/session.html#session_create

delete session：https://consul.io/api/session.html#delete-session

KV acquire/release：https://consul.io/api/kv.html#create-update-key

基本流程

具体实现

public class Lock {       private static final String prefix = "lock/";  // 同步锁参数前缀       private ConsulClient consulClient;     private String sessionName;     private String sessionId = null;     private String lockKey;       /**      *      * @param consulClient      * @param sessionName   同步锁的session名称      * @param lockKey       同步锁在consul的KV存储中的Key路径，会自动增加prefix前缀，方便归类查询      */     public Lock(ConsulClient consulClient, String sessionName, String lockKey) {         this.consulClient = consulClient;         this.sessionName = sessionName;         this.lockKey = prefix + lockKey;     }       /**      * 获取同步锁      *      * @param block     是否阻塞，直到获取到锁为止      * @return      */     public Boolean lock(boolean block) {         if (sessionId != null) {             throw new RuntimeException(sessionId + " - Already locked!");         }         sessionId = createSession(sessionName);         while(true) {             PutParams putParams = new PutParams();             putParams.setAcquireSession(sessionId);             if(consulClient.setKVValue(lockKey, "lock:" + LocalDateTime.now(), putParams).getValue()) {                 return true;             } else if(block) {                 continue;             } else {                 return false;             }         }     }       /**      * 释放同步锁      *      * @return      */     public Boolean unlock() {         PutParams putParams = new PutParams();         putParams.setReleaseSession(sessionId);         boolean result = consulClient.setKVValue(lockKey, "unlock:" + LocalDateTime.now(), putParams).getValue();         consulClient.sessionDestroy(sessionId, null);         return result;     }       /**      * 创建session      * @param sessionName      * @return      */     private String createSession(String sessionName) {         NewSession newSession = new NewSession();         newSession.setName(sessionName);         return consulClient.sessionCreate(newSession, null).getValue();     }   }

单元测试

public class TestLock {       private Logger logger = Logger.getLogger(getClass());       @Test     public void testLock() throws Exception  {         new Thread(new LockRunner(1)).start();         new Thread(new LockRunner(2)).start();         new Thread(new LockRunner(3)).start();         new Thread(new LockRunner(4)).start();         new Thread(new LockRunner(5)).start();         Thread.sleep(200000L);     }        class LockRunner implements Runnable {           private Logger logger = Logger.getLogger(getClass());         private int flag;           public LockRunner(int flag) {             this.flag = flag;         }           @Override         public void run() {             Lock lock = new Lock(new ConsulClient(), "lock-session", "lock-key");             try {                 if (lock.lock(true)) {                     logger.info("Thread " + flag + " start!");                     Thread.sleep(new Random().nextInt(3000L));                     logger.info("Thread " + flag + " end!");                 }             } catch (Exception e) {                 e.printStackTrace();             } finally {                 lock.unlock();             }         }     }    }

优化建议

本文我们实现了基于Consul的简单分布式锁，但是在实际运行时，可能会因为各种各样的意外情况导致unlock操作没有得到正确地执行，从而使得分布式锁无法释放。所以为了更完善的使用分布式锁，我们还必须实现对锁的超时清理等控制，保证即使出现了未正常解锁的情况下也能自动修复，以提升系统的健壮性。那么如何实现呢?请持续关注我的后续分解!

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