Zookeeper請求處理原理分析

Zookeeper是能夠存儲數據的，因此咱們能夠把它理解一個數據庫，實際上它的底層原理自己也和數據庫是相似的。

數據庫的原理

咱們知道，數據庫是用來存儲數據的，只是數據能夠存儲在內存中或磁盤中。而Zookeeper實際是結合了這兩種的，Zookeeper中的數據即會存儲在磁盤中以達到持久化的目的，也會同步到內存中以到達快速訪問的目的。

事實上，用過Zookeeper的同窗應該知道，Zookeeper中有兩種類型的節點：持久化節點和臨時節點。

• 持久化節點：會持久化在磁盤中，除非主動刪除，將一直存在。
• 臨時節點：不會持久化在磁盤中，只會存儲在內存中，建立這個臨時節點的Session一旦過時，此臨時節點也將自動被刪除。

數據庫處理數據的原理

做爲一個數據庫，確定是要接收客戶端建立、修改、刪除、查詢節點等請求的。

在Zookeeper中對於請求分爲兩類：

• 事務性請求
• 非事務性請求

事務性請求

Zookeeper一般都是以集羣模式運行的，也就是Zookeeper集羣中各個節點的數據須要保持一致的。可是和Mysql集羣不同的是：

• Mysql集羣中，從服務器是異步從主服務器同步數據的，這中間的間隔時間能夠比較長。
• Zookeeper集羣中，當某一個集羣節點接收到一個寫請求操做時，該節點須要將這個寫請求操做發送給其餘節點，以使其餘節點同步執行這個寫請求操做，從而達到各個節點上的數據保持一致，也就是數據一致性。咱們一般說Zookeeper保證CAP理論中的CP就只這個意思。

Zookeeper集羣底層是怎麼保證數據一致性的，實際上是用的兩階段提交+過半機制來保證的，後面會單獨寫一篇文章來介紹這個的底層實現，感興趣的能夠關注一下個人微信公衆號：1點25

事務性請求包括：更新操做、新增操做、刪除操做，結合上面的分析，由於這些操做是會影響數據的，因此要保證這些操做在整個集羣內的事務性，因此這些操做就是事務性請求。

非事務性請求

那麼非事務性請求就好理解的，像查詢操做、exist操做這些不影響數據的操場，就不須要集羣來保持事務性，因此這些操場就是非事務性請求。

Zookeeper在處理事務性請求時，比處理非事務性請求要複雜不少

數據在磁盤中的表示

假設咱們如今在Zookeeper中有一個數據節點，節點名爲/datanode，內容爲125，該節點是持久化節點，因此該節點信息會保存在文件中。

可能你們都會認爲是相似下面這樣方式保存在磁盤文件中的，方法一：

節點名	節點內容
/datanode	125

可是除開這種表示方法，還有另一種表示方法，快照+事務日誌，好比方法二：

當前快照：

節點名	節點內容
/datanode	120

當前事務日誌：

事務ID	操做	節點名	節點內容修改前	節點內容修改後
1000010	update	/datanode	120	121
1000011	update	/datanode	121	125

乍一看方法二比方法一要更復雜，而且佔用的磁盤更多。可是咱們上文提到過，Zookeeper集羣中的節點在處理事務性請求時，須要將事務操做同步給其餘節點，因此這裏的事務操做是必定要進行持久化的，以便在同步給其餘節點時出現異常進行補償。因此就出現了事務日誌。實際上事務日誌還運行數據進行回滾，這個在兩階段提交中也是很是重要的。

那麼快照又有什麼用呢？事務日誌必定要有，可是隨着時間的推移，日誌確定會愈來愈多，因此確定不能持久化歷史上全部的日誌，因此Zookeeper會定時的進行快照，並刪除以前的日誌。

那麼若是按方法二這麼存儲數據，在對數據進行查詢時就不太方便了。上文說到，Zookeeper爲了提升數據的查詢速度，會在內存中也存儲一份數據，那麼內存中的這份數據又該怎麼存呢？

數據在內存中的表示

Zookeeper中的數據在內存中的表示其實和上文的方法一很相似，只是Zookeeper中的數據是具備文件目錄特色的，說白了就是Zookeeper中的數據節點的名字必定要以「/」開頭，這樣就致使Zookeeper中的數據相似一顆樹：

一顆具備父子層級的多叉樹，在Zookeeper源碼中叫DataTree。

請求處理邏輯

請看下圖：

請注意，對於上圖，Zookeeper真正的底層實現，zk1是Leader，zk2和zk3是Learner，是根據領導者選舉選出來的。

非事務性請求直接讀取DataTree上的內容，DataTree是在內存中的，因此會很是快。

總結

這篇文章介紹了Zookeeper在處理請求時的幾個核心概念：

1. 事務性請求
2. 事務日誌
3. 快照
4. DataTree
5. 兩階段提交

下篇文章來詳細的介紹一下Zookeeper處理請求時二階段提交是如何實現的。

有痛點纔有創新，一個技術確定都是爲了解決某個痛點纔出現的。 請幫忙轉發一下，若是想第一時間學習更多的精彩的內容，請關注微信公衆號：1點25