CN109408485B - 一种分布式锁实现方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分布式锁实现方法和系统。涉及集群文件系统技术，解决了现有的共享存储型分布式锁兼容性差及容易发生锁残留影响正常使用的问题。该方法包括：在节点需要进行I/O时，获取RBD的服务器端的RBD信息，根据所述RBD信息；在所述服务器端的资源管理进程中对所述RBD的映像进行注册，对所述RBD的映像进行独占锁。适用于共享存储型分布式锁，实现了基于进程的支持RBD的分布式锁。
Description
技术领域
本发明涉及集群文件系统技术，尤指一种分布式锁实现方法和系统。
背景技术
随着计算机技术和网络技术的快速发展，大型集群在实际生产环境中使用，通过虚拟化，组成云计算平台。在虚拟化系统中，常常需要协调动作，不同系统或者是在同一个系统的不同主机之间共享同一个或一组资源，往往需要互斥来防止彼此的干扰，保证一致性，因此需要分布式锁来保证上述互斥规则的实现。
分布式锁一般来说需要支撑大规格环境下的使用，共享存储型的分布式锁能够很好的达到上述效果。但共享存储型的分布式锁对于分布式文件系统块设备(Rados BlockDevice，RBD)并不支持。且由于使用过程中节点离线等原因，会造成节点获取的资源锁无法释放，进而导致锁残留，阻止了其他节点来获取该锁资源。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种分布式锁实现方法和系统。
为了达到本发明目的，本发明提供了一种分布式锁实现方法，包括：
在节点需要进行I/O时，获取分布式文件系统块设备(RBD)的服务器端的RBD信息；
根据所述RBD信息，在所述服务器端的资源管理进程中对所述RBD的映像进行注册，对所述RBD的映像进行独占锁。
优选的，在节点需要进行I/O时，获取分布式文件系统块设备RBD的服务器端的RBD信息的步骤之后，还包括：
在所述RBD信息指示所述节点不是唯一一个打开所述RBD的映像的节点时，判定对所述RBD的映像独占锁失败。
优选的，获取分布式文件系统块设备RBD的服务器端的RBD信息的步骤包括：
获取所述RBD服务器端的监控Watcher信息，在所述Watcher信息中记录有占用所述RBD的节点的历史信息。
优选的，根据所述RBD信息，在所述服务器端的资源管理进程中对所述RBD的映像进行注册，对所述RBD的映像进行独占锁的步骤之后，还包括：
在所述服务器端在监控到与所述节点的连接断开时，终止所述节点对所述RBD进行独占锁的进程。
本发明还提供了一种分布式锁实现系统，包括：
客户端信息获取模块，用于在节点需要进行I/O时，获取RBD的服务器端的RBD信息；
客户端锁占用模块，用于根据所述RBD信息，在所述服务器端的资源管理进程中对所述RBD的映像进行注册，对所述RBD的映像进行独占锁。
优选的，所述客户端锁占用模块，还用于在所述RBD信息指示所述节点不是唯一一个打开所述RBD的映像的节点时，判定对所述RBD的映像独占锁失败。
优选的，所述客户端信息获取模块，具体用于获取所述RBD服务器端的监控Watcher信息，在所述Watcher信息中记录有占用所述RBD的节点的历史信息。
优选的，该系统还包括：
服务器端锁管理模块，用于在所述服务器端在监控到与所述节点的连接断开时，终止所述节点对所述RBD进行独占锁的进程。
本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机指令，所述处理器执行所述计算机指令时实现上述分布式锁实现方法的步骤。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现上述分布式锁实现方法的步骤。
本发明提供了一种分布式锁实现方法和系统，在节点需要进行I/O时，获取RBD的服务器端的RBD信息，根据所述RBD信息，在所述服务器端的资源管理进程中对所述RBD的映像进行注册，对所述RBD的映像进行独占锁。实现了基于进程的支持RBD的分布式锁，解决了现有的共享存储型分布式锁兼容性差及容易发生锁残留影响正常使用的问题。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明的一实施例提供的一种分布式锁实现方法的流程示意图；
图2为本发明的一实施例提供的一种分布式锁实现系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
分布式锁一般来说需要支撑大规格环境下的使用，共享存储型的分布式锁能够很好的达到上述效果。但共享存储型的分布式锁对于RBD并不支持。且由于使用过程中节点离线等原因，会造成节点获取的资源锁无法释放，进而导致锁残留，阻止了其他节点来获取该锁资源。
为了解决上述问题，本发明的实施例提供了一种分布式锁实现方法和系统。下面结合附图，对本发明的实施例进行详细说明。
本发明的一实施例提供了一种分布式锁实现方法，使用该方法完成分布式锁读写的流程如图1所示，包括：
步骤101、在节点需要进行I/O时，获取分布式文件系统块设备RBD的服务器端的RBD信息。
本步骤中，在节点需要进行I/O时，获取所述RBD服务器端的监控Watcher信息，在所述Watcher信息中记录有占用所述RBD的节点的历史信息。
RBD的Watcher支持一个节点打开多次，即每一次记录一个该节点IP的一个client的ID信息，即通过判断该Watcher，避免该节点被单机的多个进程来打开。
在打开RBD的映像(Image)时候在RBD服务器(server)端会记录一个Watcher信息，Watcher信息中存放着打开该RBD资源信息的主机的IP及client id。
分布式锁一般来说需要支撑大规格环境下的使用，因此需要使用带租约的分布式锁来保证获取锁资源的节点的唯一性，同时还要保证同一个节点唯一的获取该资源。由于分布式锁的获取者是集群中的主机成员，因此分布式锁的实现方式分为两种，一种为网络型的，即DLM实现方式，一种是共享存储型的，sanlock实现方式，但是sanlock并不支持ceph的RBD，因此需要实现一套基于RBD的分布式锁系统。带租约的分布式锁系统通过租约，可以避免因为节点离线，导致获取的资源锁无法释放，导致锁残留，从而阻止其他节点来获取该锁资源，因此需要租约来约束锁资源，达到锁资源的高可用。
且分布式锁是一个君子锁，因此需要大家都来进行对该锁资源的校验，从而达到分布式锁的对共享资源的管理，从而保证数据的一致性。
根据该RBD信息，可以确定当前是否能够独占分布式锁。在能够独占时，进入步骤102；在无法独占时，进入步骤103。具体的，当主机节点需要进行I/O时候首先在资源管理进程中进行注册，注册要打开该RBD的进程号和打开的Image的信息，资源管理进程会检查该节点是否已经有进程打开该RBD Image，如果没有返回成功，否则返回失败。
步骤102、根据所述RBD信息，在所述服务器端的资源管理进程中对所述RBD的映像进行注册，对所述RBD的映像进行独占锁。
本发明实施例中，通过增加RBD client端的资源管理进程，实现了分布式锁的租约管理进程。通过修改RBD的Image打开的流程，打开前进行资源注册，打开后进行资源校验，从而实现了分布式锁的校验工作，从而实现了一种带租约的RBD的分布式锁。
步骤103、在所述RBD信息指示所述节点不是唯一一个打开所述RBD的映像的节点时，判定对所述RBD的映像独占锁失败。
本步骤中，具体的，当资源管理进程发挥成功之后，进行Image打开操作，打开该Image之后执行Watcher的检查操作，如果该节点不是唯一一个打开该Image的Watcher的节点时候，认为获取该RBD Image的独占锁操作失败。
在步骤102进行独占锁操作之后，如果由于网络、节点故障等原因，造成了节点与服务器端之间的通信断开，节点离线，为避免发生锁残留，需要对此种情况进行特殊处理，具体参见步骤104。
步骤104、在所述服务器端在监控到与所述节点的连接断开时，终止所述节点对所述RBD进行独占锁的进程。
具体的，当该节点离线的时候，RBD的server端会等待超时，自动关闭该节点的Watcher的信息，因此，当该节点和RBD server端的网络断开时后需要一个client端的Watcher管理者，通过进程在该管理者注册的信息，从而关闭该打开Watcher的进程，防止Watcher失效之后再次尝试去RBD卷下发I/O。对于Watcher，当进程关闭该Image时候，client会主动的去RBD server汇报，关闭该Watcher信息。
本发明的一实施例还提出了一种RBD支持带租约的分布式锁实现方法及装置，通过RBD的client端监控RBD的server端的Watcher，根据RBD info查出来的RBD的Watcher的信息，根据Watcher的信息，来判断该RBD是否已经被用，通过client节点的IP信息和Watcher记录的信息来确认资源的使用情况，当Watcher被关闭时候，增加Watcher的管理机制，当管理的资源的Watcher被关闭时候，检查资源获取进程，终结掉获取资源的进程，从而保证资源的唯一性，即Watcher失效时候关闭该资源打开的I/O，保证资源能够被其他主机获取。
一种RBD支持带租约的分布式锁的实现方法及装置，实现了ceph的RBD块存储支持带租约的分布式锁的方案，通过资源管理进程，实现了RBD锁的租约，通过RBD的watcher实现了支持RBD的分布式锁，能够让RBD在集群下正常的共享给所有的集群节点，同时能够保证集群数据的一致性。
通过修改RBD的client端的代码，增加资源管理进程，通过修改RBD的打开流程，实现了一种RBD支持带租约的分布式锁实现方法及装置，从而使RBD能够适用于集群存储。通过进行资源管理进程进行注册，从而使资源管理进程打开的RBD Image，通过修改打开Image的流程，增加RBD的Image的Watcher信息的判断，保证仅仅有该节点的该进程能够持续保有该Image的唯一打开特性，从而保证仅有一个进程进行读写；通过资源管理进程，记录打开Image的进程信息，保证当前节点的打开Image的唯一性，同时该进程进行Image的Watcher的检查操作，从而保证RBD的Image的Watcher的唯一性，同时Watcher失效时候能够终止获取该资源的进程；资源管理进程进行Image的Watcher的检查操作，检查RBD通信时候的网络状态，同时检查管理资源的Watcher的信息，从而保证资源能够仅仅被一个主机的一个进程打开，当RBD的通信网络在一定时间不通时候终止掉打开的Image的进行，从而保证在网络离线时候保证该节点无法下发I/O，保证节点离线后RBD能够被其他节点打开。通过上述技术方案，实现了支持RBD的分布式锁，保证了数据的一致性。
本发明的一实施例还提供了一种分布式锁实现系统，其结构如图2所示，包括：
客户端信息获取模块201，用于在节点需要进行I/O时，获取RBD的服务器端的RBD信息；
客户端锁占用模块202，用于根据所述RBD信息，在所述服务器端的资源管理进程中对所述RBD的映像进行注册，对所述RBD的映像进行独占锁。
优选的，所述客户端锁占用模块202，还用于在所述RBD信息指示所述节点不是唯一一个打开所述RBD的映像的节点时，判定对所述RBD的映像独占锁失败。
优选的，所述客户端信息获取模块201，具体用于获取所述RBD服务器端的监控Watcher信息，在所述Watcher信息中记录有占用所述RBD的节点的历史信息。
优选的，该系统还包括：
服务器端锁管理模块203，用于在所述服务器端在监控到与所述节点的连接断开时，终止所述节点对所述RBD进行独占锁的进程。
本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机指令，所述处理器执行所述计算机指令时实现上述分布式锁实现方法的步骤。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现上述分布式锁实现方法的步骤。
本发明的实施例提供了一种分布式锁实现方法和系统，在节点需要进行I/O时，获取RBD的服务器端的RBD信息，根据所述RBD信息，在所述服务器端的资源管理进程中对所述RBD的映像进行注册，对所述RBD的映像进行独占锁。实现了基于进程的支持RBD的分布式锁，解决了现有的共享存储型分布式锁兼容性差及容易发生锁残留影响正常使用的问题。通过RBD打开时候的Watcher记录锁占用信息，且通过RBD client对Watcher进行管理，从而实现RBD能够正常的支持带租约的分布式锁。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
Claims (8)
1.一种分布式锁实现方法，其特征在于，包括：
在节点需要进行I/O时，获取分布式文件系统块设备RBD的服务器端的RBD信息，根据该RBD信息，确定当前是否能够独占分布式锁；
在能够独占时，根据所述RBD信息，在所述服务器端的资源管理进程中对所述RBD的映像进行注册，对所述RBD的映像进行独占锁，
获取分布式文件系统块设备RBD的服务器端的RBD信息的步骤包括：
获取所述RBD服务器端的监控Watcher信息，在所述Watcher信息中记录有占用所述RBD的节点的历史信息。
2.根据权利要求1所述的分布式锁实现方法，其特征在于，在节点需要进行I/O时，获取分布式文件系统块设备RBD的服务器端的RBD信息的步骤之后，还包括：
在所述RBD信息指示所述节点不是唯一一个打开所述RBD的映像的节点时，判定对所述RBD的映像独占锁失败。
3.根据权利要求1所述的分布式锁实现方法，其特征在于，根据所述RBD信息，在所述服务器端的资源管理进程中对所述RBD的映像进行注册，对所述RBD的映像进行独占锁的步骤之后，还包括：
在所述服务器端在监控到与所述节点的连接断开时，终止所述节点对所述RBD进行独占锁的进程。
4.一种分布式锁实现系统，其特征在于，包括：
客户端信息获取模块，用于在节点需要进行I/O时，获取分布式文件系统块设备RBD的服务器端的RBD信息；
客户端锁占用模块，用于根据该RBD信息，确定当前是否能够独占分布式锁；在能够独占时，根据所述RBD信息，在所述服务器端的资源管理进程中对所述RBD的映像进行注册，对所述RBD的映像进行独占锁，
所述客户端信息获取模块，具体用于获取所述RBD服务器端的监控Watcher信息，在所述Watcher信息中记录有占用所述RBD的节点的历史信息。
5.根据权利要求4所述的分布式锁实现系统，其特征在于，所述客户端锁占用模块，还用于在所述RBD信息指示所述节点不是唯一一个打开所述RBD的映像的节点时，判定对所述RBD的映像独占锁失败。
6.根据权利要求4所述的分布式锁实现系统，其特征在于，该系统还包括：
服务器端锁管理模块，用于在所述服务器端在监控到与所述节点的连接断开时，终止所述节点对所述RBD进行独占锁的进程。
7.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机指令，其特征在于，所述处理器执行所述计算机指令时实现权利要求1－3任意一项所述方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时实现权利要求1－3任意一项所述方法的步骤。
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