1 命名空間
不同服務(wù)的鎖用不同的namespace來(lái)區(qū)分，不同元數(shù)據(jù)服務(wù)上鎖namespace的名字不同纸泡，元數(shù)據(jù)鎖和數(shù)據(jù)鎖的namespace也不同赖瞒，客戶端理論上會(huì)向所有的服務(wù)發(fā)請(qǐng)求，所以客戶端的鎖分布在不同的namespace下栏饮，鎖客戶端用namespace來(lái)組織不同的鎖鏈表.
分布式鎖模塊跟元數(shù)據(jù)服務(wù)器中其他模塊比較獨(dú)立袍嬉，它保存了系統(tǒng)中所有已經(jīng)向該元數(shù)據(jù)服務(wù)器申請(qǐng)的鎖。當(dāng)有新的鎖請(qǐng)求到來(lái)時(shí)伺通，會(huì)直接進(jìn)入鎖申請(qǐng)模塊。鎖模塊會(huì)檢查該資源上是否已經(jīng)有鎖吴藻，并檢查鎖是否存在沖突弓柱，以決定申請(qǐng)的鎖是否會(huì)被授權(quán)侧但∠乙叮客戶端上有專門的鎖客戶端緩存該客戶端已經(jīng)申請(qǐng)的分布式鎖。
2 鎖資源
鎖資源伤哺，就是鎖保護(hù)的對(duì)象。除了文件绢彤，還可以對(duì)象id等等蜓耻。一個(gè)鎖資源對(duì)應(yīng)于一個(gè)實(shí)際的實(shí)體，比如一個(gè)文件刹淌、一段數(shù)據(jù)、一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)等等疹启，鎖資源的對(duì)象也決定鎖粒度蔼卡，比如你可以對(duì)整個(gè)inode加鎖，也可以對(duì)inode中一個(gè)屬性加鎖雇逞，前者的粒度顯然比后者粒度粗。
一個(gè)鎖資源可以擁有多個(gè)鎖持有它节仿，但是一個(gè)鎖只能被一個(gè)鎖資源持有。因此在DLM中粟耻，鎖資源和鎖是1:M關(guān)系眉踱。
2.1 資源所屬命名空間
2.2 鎖狀態(tài)
每個(gè)鎖資源有三個(gè)潛在的鎖狀態(tài)：
- 已批準(zhǔn)：鎖請(qǐng)求成功獲得其所要求的模式
- 轉(zhuǎn)換中：client嘗試改變的鎖模式和新請(qǐng)求的模式與已存在的鎖不兼容
- 阻塞的：由于沖突的鎖已存在，新請(qǐng)求的鎖無(wú)法被批準(zhǔn)
鎖的狀態(tài)取決于它請(qǐng)求的鎖模式和對(duì)應(yīng)鎖資源已存在的其他鎖模式
對(duì)應(yīng)三個(gè)鏈表對(duì)它們的狀態(tài)進(jìn)行歸類：
批準(zhǔn)鏈表： 已經(jīng)準(zhǔn)許在該資源上使用的所有鎖
等待鏈表：正在請(qǐng)求該資源的所有鎖
轉(zhuǎn)換鏈表：處于轉(zhuǎn)換狀態(tài)的所有鎖
2.3 轉(zhuǎn)換狀態(tài)機(jī)
已批準(zhǔn)
鎖被批準(zhǔn)的條件（其中之一滿足即可）:
- 對(duì)應(yīng)鎖資源目前無(wú)鎖持有者
- 請(qǐng)求的鎖模式與最近已批準(zhǔn)的鎖兼容册烈，且轉(zhuǎn)化鏈表為空
轉(zhuǎn)換中
鎖轉(zhuǎn)換即改變已持有鎖的模式，只有批準(zhǔn)鎖可以轉(zhuǎn)化大猛，有兩種轉(zhuǎn)換方式:
up_conversion: a less restrictive to a more restrictive mode
down-conversion: a more restrictive to a less restrictive mode
鎖管理器會(huì)將需要轉(zhuǎn)換的lock從批準(zhǔn)鏈表移動(dòng)到轉(zhuǎn)換鏈表的尾部淀零。
離開轉(zhuǎn)換中狀態(tài)的條件（滿足任一即可）：
- 請(qǐng)求鎖的線程終止
- 鎖持有者取消轉(zhuǎn)換請(qǐng)求
- 請(qǐng)求的模式最嚴(yán)格的批準(zhǔn)鎖匹配
鎖管理者對(duì)down-conversion的請(qǐng)求執(zhí)行本地轉(zhuǎn)換，即無(wú)需將請(qǐng)求轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移中鏈表就可以直接轉(zhuǎn)換成功
等待鏈表
如果請(qǐng)求的鎖與最嚴(yán)格的批準(zhǔn)鎖不兼容驾中，則鎖被阻塞，鎖請(qǐng)求會(huì)被添加到等待鏈表唠亚。
離開block狀態(tài)的條件（滿足任一即可）：
- 請(qǐng)求鎖的線程終止
- 鎖請(qǐng)求者取消請(qǐng)求
- 鎖請(qǐng)求與資源上最嚴(yán)格的鎖兼容持痰，并且在鎖請(qǐng)求前面沒有轉(zhuǎn)換鎖或者block鎖
3 鎖類型
元數(shù)據(jù)鎖(比特鎖)
索引節(jié)點(diǎn)比特鎖，用來(lái)保護(hù)文件系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)工窍。元數(shù)據(jù)就是對(duì)關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的總稱，它可以分為很多種類究珊。我們將元數(shù)據(jù)分為六類：
- 其中目錄項(xiàng)被歸為一類，對(duì)應(yīng)索引節(jié)點(diǎn)比特鎖的一個(gè)比特
INODELOCK_LOOKUP； - 文件模式言津、所有者、組被歸為一類悬槽，對(duì)應(yīng)索引節(jié)點(diǎn)比特鎖的
INODELOCK_PERM; - 文件長(zhǎng)度，引用數(shù)蓬坡，時(shí)間戳被歸為一類磅叛，對(duì)應(yīng)
INODELOCK_UPDATE比特； - 打開文件對(duì)應(yīng)
INODELOCK_OPEN比特弊琴； - 分條布局信息對(duì)應(yīng)
INODELOCK_LAYOUT比特； - 除ACL之外的擴(kuò)展屬性對(duì)應(yīng)
INODELOCK_XATTR紫皇。
這六個(gè)比特共同構(gòu)成了索引比特鎖的各個(gè)部分慰安，也是它被稱為索引比特鎖的原因化焕。相比于傳統(tǒng)的平凡鎖方式铃剔，這種細(xì)分方式有助于提高目錄訪問(wèn)的并發(fā)度》客戶端在要讀取某文件的元數(shù)據(jù)信息時(shí)，會(huì)對(duì)該文件加上索引節(jié)點(diǎn)比特鎖踱蠢。
flock
flock鎖為客戶端提供flock和fcntl接口，協(xié)助用戶空間請(qǐng)求文件鎖茎截。flock鎖作為單獨(dú)的命名空間赶盔，專門記錄客戶端申請(qǐng)的flock和fcntl鎖。Flock鎖也是對(duì)文件的某個(gè)范圍上鎖于未，這點(diǎn)與對(duì)象鎖類似，但與之不同的是抖坪，flock鎖請(qǐng)求會(huì)被發(fā)送到MDS而不是OSD
對(duì)象鎖
對(duì)象鎖保護(hù)文件系統(tǒng)對(duì)象的數(shù)據(jù)，客戶端可以對(duì)不同的對(duì)象分別加鎖擦俐，在同一對(duì)象中握侧，只能支持一寫多讀的模式。系統(tǒng)中數(shù)據(jù)對(duì)象的大小是4M品擎，文件超過(guò)4M后會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新對(duì)象繼續(xù)寫入。同一文件的不同對(duì)象可以同時(shí)被寫饥悴，即使這些對(duì)象屬于同一文件。對(duì)象鎖的resource id是對(duì)象oid西设。對(duì)象鎖保護(hù)文件的數(shù)據(jù)，對(duì)對(duì)象加鎖棠笑，對(duì)象鎖服務(wù)器位于數(shù)據(jù)服務(wù)器上，每個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)器上的鎖服務(wù)器負(fù)責(zé)該數(shù)據(jù)服務(wù)器上保存的主份對(duì)象的鎖蓖救。
對(duì)象鎖被用在三種情形下印屁，一是在讀寫時(shí)，二是在計(jì)算文件大小時(shí)雄人，三是在文件截?cái)鄷r(shí)。
- 在第一種情況下础钠，在對(duì)文件的某個(gè)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)際讀寫前恰力，計(jì)算數(shù)據(jù)屬于哪個(gè)對(duì)象踩萎，對(duì)該對(duì)象加鎖。
- 第二種是獲得文件size時(shí)香府，如果多個(gè)客戶端在同時(shí)寫一個(gè)文件的不同對(duì)象码倦，文件size更新依賴于各對(duì)象寫的匯總信息。
- 在第三種情況下叹洲，會(huì)計(jì)算文件截?cái)嗪蟊Ａ舻膕ize大小及要截?cái)嗟膶?duì)象运提，分別對(duì)對(duì)象加寫鎖。
意圖鎖
客戶端在訪問(wèn)數(shù)據(jù)或者元數(shù)據(jù)資源時(shí)，需要先向鎖服務(wù)器申請(qǐng)鎖，然后再發(fā)送相應(yīng)的請(qǐng)求鞍爱。為了減少交互頻率，在請(qǐng)求鎖的同時(shí)將鎖的意圖數(shù)據(jù)發(fā)給鎖服務(wù)器，如果請(qǐng)求的鎖可以被授權(quán)嬉橙，鎖服務(wù)器根據(jù)客戶端發(fā)的意圖調(diào)用元數(shù)據(jù)服務(wù)注冊(cè)的意圖函數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的操作寥假，完成后把操作結(jié)果和鎖一起返回給客戶端。
數(shù)據(jù)的意圖鎖主要跟文件size更新有關(guān)糕韧，當(dāng)系統(tǒng)中多個(gè)客戶端同時(shí)在寫同一文件的不同對(duì)象時(shí)，元數(shù)據(jù)服務(wù)上記錄的文件size不準(zhǔn)確粪滤，所以會(huì)發(fā)一個(gè)意圖鎖召回各對(duì)象上的數(shù)據(jù)鎖，各對(duì)象收到鎖召回請(qǐng)求后會(huì)上報(bào)各自的size以及modify time等相關(guān)信息杖小，元數(shù)據(jù)服務(wù)匯總之后確定文件的相關(guān)屬性怕吴。
4 鎖模式
鎖模式?jīng)Q定鎖持有者是否與其他人共享鎖資源的訪問(wèn)或者是否阻止其他人訪問(wèn)自身正在訪問(wèn)的資源。
鎖模式說(shuō)明
| 鎖模式 | 請(qǐng)求進(jìn)程 | 其他進(jìn)程 | 說(shuō)明 |
|---|---|---|---|
| EX | 讀或?qū)懺L問(wèn) | 不許訪問(wèn) | 允許鎖client安全的讀取或者寫鎖資源伟件，其他人在此期間不允許訪問(wèn)鎖資源，EX是一種傳統(tǒng)的獨(dú)占鎖 |
| PW | 讀或?qū)懺L問(wèn) | 只允許讀 | 允許鎖client安全的讀取或者寫鎖資源斧账，其他人在此期間不允許寫鎖資源煞肾，PW鎖是一種傳統(tǒng)的更新鎖 |
| PR | 讀訪問(wèn) | 只允許讀 | 允許鎖client安全的讀取鎖資源，其他人在此期間不允許寫鎖資源籍救，PR鎖是一種傳統(tǒng)的共享鎖 |
| CW | 讀或?qū)懺L問(wèn) | 讀或?qū)懺L問(wèn) | 允許沒有保護(hù)的讀或者寫操作 |
| CR | 讀訪問(wèn) | 讀或?qū)懺L問(wèn) | 允許沒有保護(hù)的讀操作，因?yàn)樵贑R鎖持有者讀取鎖資源時(shí)闪萄，其他人可以讀或者寫對(duì)應(yīng)的鎖資源，因此CR鎖的讀操作是不受保護(hù)的 |
| NL | 無(wú)請(qǐng)求 | 可以讀或?qū)懺L問(wèn) | 未授予所持有者任何權(quán)限败去，通常使用NL作為后續(xù)轉(zhuǎn)換請(qǐng)求的占位符 |
限制級(jí)別(高-->低)：
EX --> PW --> CW/PR --> CR --> NL
鎖兼容性
鎖兼容性決定兩種鎖是否可以同時(shí)被批準(zhǔn)對(duì)同一個(gè)鎖資源加鎖烈拒，比如广鳍，EX鎖不允許其他人訪問(wèn)對(duì)應(yīng)的鎖資源吓妆，它與除去NL之外的鎖均不兼容，CR鎖限制性較小耿战，它與除了EX之外的所有其他鎖均兼容，以下是兼容性二維矩陣
| EX | PW | PR | CW | CR | NL | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| EX | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| PW | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| PR | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| CW | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| CR | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| NL | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
它們的關(guān)系矩陣是一個(gè)對(duì)稱矩陣狈涮，因此我們知道它們之間的兼容關(guān)系是對(duì)稱關(guān)系鸭栖。對(duì)于鎖兼容關(guān)系的對(duì)稱性，我們可以這樣理解：如果A模式的鎖與B模式的鎖兼容晕鹊，則意味著，如果某資源已被A模式的鎖保護(hù)晓锻，則請(qǐng)求對(duì)該資源加上B模式的新鎖會(huì)被批準(zhǔn)；同時(shí)也意味著砚哆，如果資源已被B模式的鎖保護(hù)，則請(qǐng)求對(duì)該資源加上A模式的新鎖也會(huì)被批準(zhǔn)躁锁；反之亦然卵史。
系是對(duì)稱關(guān)系。對(duì)于鎖兼容關(guān)系的對(duì)稱性以躯，我們可以這樣理解：如果A模式的鎖與B模式的鎖兼容，則意味著忧设，如果某資源已被A模式的鎖保護(hù)，則請(qǐng)求對(duì)該資源加上B模式的新鎖會(huì)被批準(zhǔn)；同時(shí)也意味著蒜哀，如果資源已被B模式的鎖保護(hù)吏砂，則請(qǐng)求對(duì)該資源加上A模式的新鎖也會(huì)被批準(zhǔn)乘客；反之亦然。
