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技術(shù)實(shí)踐｜技術(shù)實(shí)踐｜分布式時(shí)間鎖

2023年06月13日

前言

K8s client-go中，源生自帶了一個(gè)leader庫，便于實(shí)現(xiàn)分布式時(shí)間鎖。

分布式時(shí)間鎖使用場景

以K8s原生的controller-manager組件為例，當(dāng)有三臺master機(jī)器時(shí)，默認(rèn)會(huì)運(yùn)行三個(gè)controller-manager實(shí)例，但只有一個(gè)在干活，另外兩個(gè)處于備用狀態(tài)。而這個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)，就依賴于分布式時(shí)間鎖。

時(shí)間鎖配置說明

所有相關(guān)配置如下圖所示：

鎖的持有者，會(huì)每隔retryPeriod更新鎖的有效期，表示它一直在持有這把鎖。

特別說明下兩個(gè)參數(shù)：

一. leaseTimeout

舉個(gè)例子：現(xiàn)在有個(gè)房間，我要求當(dāng)有人進(jìn)入房間時(shí)，下一個(gè)人至少等待1小時(shí)才可進(jìn)入房間。這時(shí)，我們可以將leaseTimeout設(shè)置為1小時(shí)，每當(dāng)有人進(jìn)入房間，則將房門上的時(shí)候改為當(dāng)前時(shí)間。下一個(gè)人準(zhǔn)備進(jìn)入時(shí)，必須檢查房門上的時(shí)間距離當(dāng)前時(shí)間超過leaseTimeout。
之所以要這樣設(shè)計(jì)，是因?yàn)樵诜植际角闆r下，只有程序活著的時(shí)候才可以要求它干什么，而一旦它異常了，它就失控了。而為了防止在它異常時(shí)，其它活著的程序可以正常接替它，所以就約定了leaseTimeout，一旦超過這個(gè)時(shí)間，則直接認(rèn)定它異常，可以接管。

二. renewDeadline

上面的約定，無法防止腦裂。因?yàn)殒i持有者在leaseTimeout中未更新鎖，并不代表它已經(jīng)掛了，它可能只是因?yàn)槠渌驘o法更新鎖，或者程序夯住了，之后它可能再恢復(fù)。而如果它在別人接替它后，原持有者再恢復(fù)運(yùn)行，則會(huì)導(dǎo)致腦裂，為了防止這種情況發(fā)生，針對鎖持有者就設(shè)置了renewDeadline
如果鎖持有者如果無法在renewDeadline時(shí)間內(nèi)完成鎖的更新，則要求鎖持有者強(qiáng)制釋放鎖，程序退出。
所以renewDeadline必須比leaseTimeout小

leader運(yùn)行流程

上面流程很清晰，下面單獨(dú)詳細(xì)講下:

嘗試獲取鎖并更新鎖

選舉時(shí)序圖

從上面獲取鎖流程，除了第一次創(chuàng)建鎖之外，選舉的關(guān)鍵就是觀察時(shí)間: observedTime

id1異常情況

id1網(wǎng)絡(luò)異常無法更新鎖

從時(shí)序圖中可看出來，監(jiān)聽時(shí)間的必要性。所有的flower（待接替者）都必須更新本地監(jiān)聽時(shí)間，必需保證在renewDeadline時(shí)間中，鎖未發(fā)生任何變化，否則就需要再重新選舉。

當(dāng)然，還有一種極端情況：兩個(gè)flower同時(shí)發(fā)現(xiàn)鎖未發(fā)生任何變化，同時(shí)嘗試去獲取鎖，這個(gè)時(shí)候就需要用到etcd的resourceVersion機(jī)制：在update時(shí)需要上送查詢時(shí)的resourceVersion，表示在這過程中該資源未發(fā)生過其它更新。

原理就類似sql的select for update –> 查詢時(shí)鎖定記錄。在這種情況下，etcd會(huì)保證先更新的能更新成功，后更新的會(huì)失敗。這樣就保證這種極端情況不會(huì)腦裂。

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分布式時(shí)間鎖使用場景

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