분산 락 개요

다중 프로세스가 상호 간섭 없이 동작하도록 하기 위해 분산 시스템에서 일관성 유지 기술이 필요합니다. 이 기술의 핵심은 **분산 락**입니다.

분산 락 요구 조건

• 동시에 하나의 머신의 스레드만 실행 가능
• 고가용성 및 고성능 획득/해제
• 재진입 가능
• 락 만료 처리 기능
• 비차단 락(락 획득 실패 시 즉시 반환)

분산 락 구현 방식

• Memcached: add 명령어 활용 (key 존재 여부 체크)
• Redis: setnx 명령어 사용 (key 존재 여부 체크)
• ZooKeeper: 순차적 일시적 노드 활용
• Chubby: Paxos 알고리즘 기반

Redis 분산 락 구현

락 획득

setNx("lock_sales_"+productId, 1)

결과 값이 1이면 락 성공, 0이면 실패

락 해제

del("lock_sales_"+productId)

작업 완료 후 반드시 호출 필요

락 타임아웃

expire("lock_sales_"+productId, 30)

락 타임아웃 설정 필수 (setnx는 타임아웃 파라미터 지원하지 않음)

종합 예제

if(setNx("lock_sales_"+productId, 1) == 1){
    expire("lock_sales_"+productId, 30)
    try {
        executeTask()
    } finally {
        del("lock_sales_"+productId)
    }
}

문제점

• setnx와 expire의 비원자성
• del 명령어로 인한 오류 삭제 위험

ZooKeeper 분산 락

ZooKeeper 개요

대규모 클러스터 관리를 위한 분산 협정 서비스. 데이터 모델은 트리 구조로 설계됨

Znode 구성 요소

• 데이터: 저장된 정보
• ACL: 접근 제어 목록
• stat: 메타데이터 (트랜잭션 ID, 버전 등)
• child: 자식 노드 목록

기본 연산

• create: 노드 생성
• delete: 노드 삭제
• exists: 노드 존재 여부 확인
• getData: 데이터 조회
• setData: 데이터 업데이트
• getChildren: 자식 노드 목록 조회

감시 기능(Watch)

노드 변경 시 특정 클라이언트에게 알림 전송

일관성 보장

ZAB 프로토콜을 통해 주-보조 구조로 운영. 최대 1MB 이하의 작은 데이터 저장 권장

ZAB 프로토콜

• Looking: 선거 상태
• Following: 보조 노드 상태
• Leading: 주 노드 상태

ZooKeeper 분산 락 원리

락 획득

1. ParentLock 노드 생성
2. 순차적 일시적 노드 생성
3. 노드 정렬 후 우선순위 판단
4. 앞선 노드 감시 등록

락 해제

• 명시적 해제
• 클라이언트 중단 시 자동 삭제

Redis vs ZooKeeper 비교