Zookeeper请求处理原理分析

Zookeeper是能够存储数据的，因此咱们能够把它理解一个数据库，实际上它的底层原理自己也和数据库是相似的。

数据库的原理

咱们知道，数据库是用来存储数据的，只是数据能够存储在内存中或磁盘中。而Zookeeper实际是结合了这两种的，Zookeeper中的数据即会存储在磁盘中以达到持久化的目的，也会同步到内存中以到达快速访问的目的。

事实上，用过Zookeeper的同窗应该知道，Zookeeper中有两种类型的节点：持久化节点和临时节点。

• 持久化节点：会持久化在磁盘中，除非主动删除，将一直存在。
• 临时节点：不会持久化在磁盘中，只会存储在内存中，建立这个临时节点的Session一旦过时，此临时节点也将自动被删除。

数据库处理数据的原理

做为一个数据库，确定是要接收客户端建立、修改、删除、查询节点等请求的。

在Zookeeper中对于请求分为两类：

• 事务性请求
• 非事务性请求

事务性请求

Zookeeper一般都是以集群模式运行的，也就是Zookeeper集群中各个节点的数据须要保持一致的。可是和Mysql集群不同的是：

• Mysql集群中，从服务器是异步从主服务器同步数据的，这中间的间隔时间能够比较长。
• Zookeeper集群中，当某一个集群节点接收到一个写请求操做时，该节点须要将这个写请求操做发送给其余节点，以使其余节点同步执行这个写请求操做，从而达到各个节点上的数据保持一致，也就是数据一致性。咱们一般说Zookeeper保证CAP理论中的CP就只这个意思。

Zookeeper集群底层是怎么保证数据一致性的，实际上是用的两阶段提交+过半机制来保证的，后面会单独写一篇文章来介绍这个的底层实现，感兴趣的能够关注一下个人微信公众号：1点25

事务性请求包括：更新操做、新增操做、删除操做，结合上面的分析，由于这些操做是会影响数据的，因此要保证这些操做在整个集群内的事务性，因此这些操做就是事务性请求。

非事务性请求

那么非事务性请求就好理解的，像查询操做、exist操做这些不影响数据的操场，就不须要集群来保持事务性，因此这些操场就是非事务性请求。

Zookeeper在处理事务性请求时，比处理非事务性请求要复杂不少

数据在磁盘中的表示

假设咱们如今在Zookeeper中有一个数据节点，节点名为/datanode，内容为125，该节点是持久化节点，因此该节点信息会保存在文件中。

可能你们都会认为是相似下面这样方式保存在磁盘文件中的，方法一：

节点名	节点内容
/datanode	125

可是除开这种表示方法，还有另一种表示方法，快照+事务日志，好比方法二：

当前快照：

节点名	节点内容
/datanode	120

当前事务日志：

事务ID	操做	节点名	节点内容修改前	节点内容修改后
1000010	update	/datanode	120	121
1000011	update	/datanode	121	125

乍一看方法二比方法一要更复杂，而且占用的磁盘更多。可是咱们上文提到过，Zookeeper集群中的节点在处理事务性请求时，须要将事务操做同步给其余节点，因此这里的事务操做是必定要进行持久化的，以便在同步给其余节点时出现异常进行补偿。因此就出现了事务日志。实际上事务日志还运行数据进行回滚，这个在两阶段提交中也是很是重要的。

那么快照又有什么用呢？事务日志必定要有，可是随着时间的推移，日志确定会愈来愈多，因此确定不能持久化历史上全部的日志，因此Zookeeper会定时的进行快照，并删除以前的日志。

那么若是按方法二这么存储数据，在对数据进行查询时就不太方便了。上文说到，Zookeeper为了提升数据的查询速度，会在内存中也存储一份数据，那么内存中的这份数据又该怎么存呢？

数据在内存中的表示

Zookeeper中的数据在内存中的表示其实和上文的方法一很相似，只是Zookeeper中的数据是具备文件目录特色的，说白了就是Zookeeper中的数据节点的名字必定要以“/”开头，这样就致使Zookeeper中的数据相似一颗树：

一颗具备父子层级的多叉树，在Zookeeper源码中叫DataTree。

请求处理逻辑

请看下图：

请注意，对于上图，Zookeeper真正的底层实现，zk1是Leader，zk2和zk3是Learner，是根据领导者选举选出来的。

非事务性请求直接读取DataTree上的内容，DataTree是在内存中的，因此会很是快。

总结

这篇文章介绍了Zookeeper在处理请求时的几个核心概念：

1. 事务性请求
2. 事务日志
3. 快照
4. DataTree
5. 两阶段提交

下篇文章来详细的介绍一下Zookeeper处理请求时二阶段提交是如何实现的。

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