面试题：分布式系统中Apache Curator实现分布式锁的原理

Question

请阐述在分布式系统里，Apache Curator是如何利用ZooKeeper来实现分布式锁的，包括涉及到的ZooKeeper节点类型、操作流程等。

Answer 1

ZooKeeper节点类型

1. 临时顺序节点：在实现分布式锁时，Curator使用临时顺序节点。临时节点的生命周期与客户端会话绑定，当客户端会话结束（例如网络断开、客户端主动关闭等），临时节点会自动被ZooKeeper删除。顺序节点则会在节点名称后附加一个单调递增的序号，这个序号在父节点下是唯一的。

操作流程

1. 获取锁：
   • 客户端连接到ZooKeeper集群，并在锁节点（例如/locks/）下创建一个临时顺序节点，如/locks/lock-0000000001。
   • 客户端获取/locks/节点下所有子节点列表，并检查自己创建的节点是否是序号最小的节点。
   • 如果是序号最小的节点，那么该客户端就获取到了分布式锁，可以进行后续的业务操作。
   • 如果不是序号最小的节点，客户端需要找到比自己序号小的前一个节点，并对其设置监听（getData() 并设置 watcher）。之后客户端进入等待状态，直到前一个节点被删除，ZooKeeper通知该客户端，客户端重新获取/locks/节点下所有子节点列表，再次检查自己是否是序号最小的节点，重复上述过程，直到获取到锁。
2. 释放锁：
   • 当持有锁的客户端完成业务操作后，会删除自己创建的临时顺序节点。
   • ZooKeeper删除节点后，会通知监听该节点的下一个序号的客户端，下一个客户端重新检查自己是否是当前最小序号的节点，如果是则获取到锁继续执行，重复这个过程实现分布式锁的有序释放和获取。

Apache Curator利用ZooKeeper的临时顺序节点和节点监听机制，实现了一种高效、可靠的分布式锁方案，确保在分布式系统中同一时间只有一个客户端能够获取锁并执行临界区的业务逻辑。