【七日打卡】一文带你了解Zookeeper全部核心概念

前言

Zookeeper做为分布式应用的分布式协调服务，提供C语言和Java语言的API调用。其自己，由Java开发，有一些核心概念，咱们须要有很明确的认识，才可以更好地使用该服务中间件。本次将从如下几个部分展开：

• Session会话

• Watch

• 数据模型

Session

如图所示，ZK是一个C/S架构，包含客户端、服务端，客户端链接服务端，称之为一个会话。

创建会话的流程、特色以下：

1. 一个客户端链接一个会话，由ZK进行分配惟一的会话id

2. 客户端以特定的时间间隔发送心跳以保持会话有效性，经过参数tickTime来设定

3. 超过会话超时时间未收到客户端心跳，服务端则断定，该客户端失效，已挂掉；

4. minSessionTimeout 会话的最小超时时间，（默认为2倍的tickTime）

5. maxSessionTimeout 会话的最大超时时间，（默认为20倍的tickTime）

6. 会话中的请求按照FIFO顺序执行，相似于队列

数据模型

ZK做为分布式协调服务，同时也是个集中存储服务，数据存储在内容中，具备高性能、低延时特色，依赖于自己的数据模型。

层次名称空间

• 相似unix文件系统，以（/）为根图片

• 区别：节点能够包含与之关联的数据以及子节点（在文件系统看来，既是文件也是文件夹）

• 节点的路径老是表示为规范的、绝对的、斜杠分隔的路径

如图所示，每一个节点，均可以设置对应的值

其中，每一个节点，称之为znode。

znode

• 名称惟一，命名规范

• 节点类型：持久、顺序、临时、临时顺序

• 节点数据构成

znode - 命名规范

节点名称除下列限制外，可使用任何unicode字符

1. null字符（\u0000）不能做为路径名的一部分

2. 如下字符不能使用，由于不能很友好的显式，\u0001 - \u0019 和\u007F - \u009F

3. 不容许使用如下字符：\ud800 - uf8fff,\uFFF0 - \uFFFF

4. "."字符能够用做另外一个名称的一部分，可是“.” 和 ".." 不能单独用于指示路径上的节点，zookeeper不适用相对路径，都是绝对路径的节点例如：“/a/b/./c” "c/a/b/../" 都是无效的节点命名

5. zookeeper有一个保留节点 “zookeeper”

znode-节点类型

节点包含四种节点类型

持久节点

create /test1 test
复制代码

临时节点

create -e /test1 /abd abds
复制代码

顺序节点

create -s /test1/abc 908
复制代码

临时顺序节点

create -e -s /test1/abd/ 90
复制代码

其中，顺序节点，为10位的十进制序号，每一个父节点都携带一个计数器，zk是由java开发，计数器是带符号的int（4字节），数值到2147483647，以后将发生溢出，致使名称“ -2147483648”

如图所示，完成四种节点类型节点的建立，能够看到顺序节点的十进制序号

同时，临时节点，有效范围在当前会话有效期内，关闭当前会话，从新开一个客户端

图示内，能够看到当前sessionid 0x100002011b80003

再次查看节点，便可发现临时节点 c 、f0000000005 都已经不存在。临时节点在协调服务中应用普遍。

znode-数据构成

节点数据：存储的协调数据（状态信息、配置、位置信息等）

节点元数据（stat结构）

数据量上限：1M

zk为分布式协调服务，非存储型数据库，仅用来用于分布式协调，所以数据量小，保证高性能。

znode-元数据stat结构

在zk客户端，可使用stat命令，查看节点元数据。包括如下数据：

Stat结构字段	描述
cZxid	建立该节点的zxid（事务id）
mZxid	最后修改该节点的zxid
pZxid	当前节点最后更新的子节点zxid
ctime	节点建立时间
mtime	节点最后修改时间
dataVersion	节点数据修改次数
cversion	节点子节点变动次数
dataLength	节点数据长度
numChildren	节点子节点数
ephemeralOwner	节点为临时节点，全部者会话id，若是不是临时节点，值为0
aclVersion	节点访问控制列表变动次数

客户端提供下面命令，可使用访问控制功能

create [-s] [-e] [-c] [-t ttl] path [data] [acl]

setAcl [-s] [-v version] [-R] path acl

getAcl [-s] path

提供设置格式为 (scheme:expression, perms)

schemes包括

• world 任何客户端均可以访问.

• auth 拥有受权的客户端.

• digest 使用username:base64 encoded SHA1 password digest.

• ip ip:127.0.0.1,read

• x509

perms包括

• CREATE: 可建立子节点

• READ: 可获取节点数据以及子节点列表.

• WRITE: 设置节点数据

• DELETE: 删除子节点

• ADMIN: 设置权限

Zookeeper中的时间

zk采用多种方式，来追踪时间。

1. Zxid Zookeeper中的每次更改操做都会对应一个惟一的事务id，称为Zxid，是一个全局有序的时间戳标记。

2. Version numbers版本号，每一个节点的更改操做，都会版本号增长

3. Ticks 当使用zk集群时，服务端，采用“滴答”tick，来定义事件的时间，如状态上传、会话超时、对等点之间的链接超时等。ticktime仅经过最小会话超时时间间接公开（默认为2倍ticktime）若是客户端请求的设置会话超时，小于服务端设置最小会话超时，服务端会通知客户端会话超时实际超时时间，即会采用服务端的配置时间，且把结果告知客户端。若是客户端设置会话超时，大于服务端配置，则使用客户端设置。

4. Real time Zookeeper除了在znode建立和修改时间时将时间戳放入stat结构以外，其余不使用real time或者时钟时间

Watch监听机制

客户端，能够经过在znode上设置watch，实现实时监听znode的变化

• data watch 监听数据变动

• child watch 监听子节点变化

首先，对节点添加watch监听，而后对节点数据更改，全部客户端，会触发watch时间，监听到变化。

addWatch [-m mode] path # optional mode is one of [PERSISTENT, PERSISTENT_RECURSIVE] - default is PERSISTENT_RECURSIVE

Zookeeper在3.6.0版本后，经过addWatch方法，增长watch能够设置watch监听模式，默认为PERSISTENT_RECURSIVE，持久递归，能够触发屡次

Zookeeper特性

1. 顺序一致性： 保证客户端操做是按照顺序生效的

2. 原子性： 更新成功或失败，没有部分结果

3. 单个系统映像：不管链接到哪一个集群中服务器，客户端都能看到相同的内容

4. 可靠性： 数据的变动不会丢失，除非被客户端覆盖修改

5. zk发生数据更改时，先进行事务记录，会在集群中进行一致性算法处理，最终实现一致性，实现可靠

6. 及时性： 保证系统的客户端当时读取的数据是最新的