【七日打卡】一文帶你瞭解Zookeeper全部核心概念

前言

Zookeeper做爲分佈式應用的分佈式協調服務，提供C語言和Java語言的API調用。其自己，由Java開發，有一些核心概念，咱們須要有很明確的認識，纔可以更好地使用該服務中間件。本次將從如下幾個部分展開：

• Session會話

• Watch

• 數據模型

Session

如圖所示，ZK是一個C/S架構，包含客戶端、服務端，客戶端鏈接服務端，稱之爲一個會話。

創建會話的流程、特色以下：

1. 一個客戶端鏈接一個會話，由ZK進行分配惟一的會話id

2. 客戶端以特定的時間間隔發送心跳以保持會話有效性，經過參數tickTime來設定

3. 超過會話超時時間未收到客戶端心跳，服務端則斷定，該客戶端失效，已掛掉；

4. minSessionTimeout 會話的最小超時時間，（默認爲2倍的tickTime）

5. maxSessionTimeout 會話的最大超時時間，（默認爲20倍的tickTime）

6. 會話中的請求按照FIFO順序執行，相似於隊列

數據模型

ZK做爲分佈式協調服務，同時也是個集中存儲服務，數據存儲在內容中，具備高性能、低延時特色，依賴於自己的數據模型。

層次名稱空間

• 相似unix文件系統，以（/）爲根圖片

• 區別：節點能夠包含與之關聯的數據以及子節點（在文件系統看來，既是文件也是文件夾）

• 節點的路徑老是表示爲規範的、絕對的、斜槓分隔的路徑

如圖所示，每一個節點，均可以設置對應的值

其中，每一個節點，稱之爲znode。

znode

• 名稱惟一，命名規範

• 節點類型：持久、順序、臨時、臨時順序

• 節點數據構成

znode - 命名規範

節點名稱除下列限制外，可使用任何unicode字符

1. null字符（\u0000）不能做爲路徑名的一部分

2. 如下字符不能使用，由於不能很友好的顯式，\u0001 - \u0019 和\u007F - \u009F

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

4. "."字符能夠用做另外一個名稱的一部分，可是「.」 和 ".." 不能單獨用於指示路徑上的節點，zookeeper不適用相對路徑，都是絕對路徑的節點例如：「/a/b/./c」 "c/a/b/../" 都是無效的節點命名

5. zookeeper有一個保留節點 「zookeeper」

znode-節點類型

節點包含四種節點類型

持久節點

create /test1 test
複製代碼

臨時節點

create -e /test1 /abd abds
複製代碼

順序節點

create -s /test1/abc 908
複製代碼

臨時順序節點

create -e -s /test1/abd/ 90
複製代碼

其中，順序節點，爲10位的十進制序號，每一個父節點都攜帶一個計數器，zk是由java開發，計數器是帶符號的int（4字節），數值到2147483647，以後將發生溢出，致使名稱「 -2147483648」

如圖所示，完成四種節點類型節點的建立，能夠看到順序節點的十進制序號

同時，臨時節點，有效範圍在當前會話有效期內，關閉當前會話，從新開一個客戶端

圖示內，能夠看到當前sessionid 0x100002011b80003

再次查看節點，便可發現臨時節點 c 、f0000000005 都已經不存在。臨時節點在協調服務中應用普遍。

znode-數據構成

節點數據：存儲的協調數據（狀態信息、配置、位置信息等）

節點元數據（stat結構）

數據量上限：1M

zk爲分佈式協調服務，非存儲型數據庫，僅用來用於分佈式協調，所以數據量小，保證高性能。

znode-元數據stat結構

在zk客戶端，可使用stat命令，查看節點元數據。包括如下數據：

Stat結構字段	描述
cZxid	建立該節點的zxid（事務id）
mZxid	最後修改該節點的zxid
pZxid	當前節點最後更新的子節點zxid
ctime	節點建立時間
mtime	節點最後修改時間
dataVersion	節點數據修改次數
cversion	節點子節點變動次數
dataLength	節點數據長度
numChildren	節點子節點數
ephemeralOwner	節點爲臨時節點，全部者會話id，若是不是臨時節點，值爲0
aclVersion	節點訪問控制列表變動次數

客戶端提供下面命令，可使用訪問控制功能

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

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

getAcl [-s] path

提供設置格式爲 (scheme:expression, perms)

schemes包括

• world 任何客戶端均可以訪問.

• auth 擁有受權的客戶端.

• digest 使用username:base64 encoded SHA1 password digest.

• ip ip:127.0.0.1,read

• x509

perms包括

• CREATE: 可建立子節點

• READ: 可獲取節點數據以及子節點列表.

• WRITE: 設置節點數據

• DELETE: 刪除子節點

• ADMIN: 設置權限

Zookeeper中的時間

zk採用多種方式，來追蹤時間。

1. Zxid Zookeeper中的每次更改操做都會對應一個惟一的事務id，稱爲Zxid，是一個全局有序的時間戳標記。

2. Version numbers版本號，每一個節點的更改操做，都會版本號增長

3. Ticks 當使用zk集羣時，服務端，採用「滴答」tick，來定義事件的時間，如狀態上傳、會話超時、對等點之間的鏈接超時等。ticktime僅經過最小會話超時時間間接公開（默認爲2倍ticktime）若是客戶端請求的設置會話超時，小於服務端設置最小會話超時，服務端會通知客戶端會話超時實際超時時間，即會採用服務端的配置時間，且把結果告知客戶端。若是客戶端設置會話超時，大於服務端配置，則使用客戶端設置。

4. Real time Zookeeper除了在znode建立和修改時間時將時間戳放入stat結構以外，其餘不使用real time或者時鐘時間

Watch監聽機制

客戶端，能夠經過在znode上設置watch，實現實時監聽znode的變化

• data watch 監聽數據變動

• child watch 監聽子節點變化

首先，對節點添加watch監聽，而後對節點數據更改，全部客戶端，會觸發watch時間，監聽到變化。

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

Zookeeper在3.6.0版本後，經過addWatch方法，增長watch能夠設置watch監聽模式，默認爲PERSISTENT_RECURSIVE，持久遞歸，能夠觸發屢次

Zookeeper特性

1. 順序一致性： 保證客戶端操做是按照順序生效的

2. 原子性： 更新成功或失敗，沒有部分結果

3. 單個系統映像：不管鏈接到哪一個集羣中服務器，客戶端都能看到相同的內容

4. 可靠性： 數據的變動不會丟失，除非被客戶端覆蓋修改

5. zk發生數據更改時，先進行事務記錄，會在集羣中進行一致性算法處理，最終實現一致性，實現可靠

6. 及時性： 保證系統的客戶端當時讀取的數據是最新的