分布式专题(11)之Zookeeper特性与节点数据类型详解

一、Zookeeper数据结构

        Zookeeper数据模型与结构与Unix文件系统很类似，整体上可以看做是一棵树，每个节点称做一个ZNode。

        Zookeeper的数据模型是层次模型，层次模型常见于文件系统 。层次模型和Key-Value模型是两种主流的数据模型，Zookeeper使用文件系统模型主要以下两点考虑：

• 文件系统的树形结构便于表达数据之间的层次关系；
• 文件系统的树形结构便于为不同的应用分配独立的命名空间(namespace)

        Zookeeper的层次模型称做Data  Tree，Data Tree的每个节点叫做ZNode。不同于文件系统，每个节点都可以保存数据，每个ZNode默认能够存储1MB的数据，每个ZNode都可以通过其路径的唯一标记，每个节点都有一个版本（Version），版本从0开始计数;

public class DataTree {
    private final ConcurrentHashMap<String, DataNode> nodes =
        new ConcurrentHashMap<String, DataNode>();
        
        
    private final WatchManager dataWatches = new WatchManager();
    private final WatchManager childWatches = new WatchManager();
    
}

public class DataNode implements Record {
    byte data[];
    Long acl;
    public StatPersisted stat;
    private Set<String> children = null;
 }       

 1.1 节点分类

        zookeeper存在几种不同的节点类型，他们具有不同的生命周期：

        一个znode可以拥有持久性，也可以是临时性的：

• 持久节点（PERSISTENT）这样的znode在创建之后即使发生zookeeper集群宕机也不会丢失；
• 临时节点（EPHEMERAL）client宕机或者client在指定的timeout时间内没有给zookeeper集群发消息，这样的znode就会消失；

        如果上面两种znode具备顺序性，又有一下两种znode：

• 持久顺序节点(PERSISTENT_SEQUENTIAL):znode除了具备持久的特点外，znode的名字具备顺序性；
• 临时顺序节点(EPHEMERAL_SEQUENTIAL)：znode除了具备znode的特点外，znode名字还具备顺序性；

        zookeeper主要用到的是以上4种节点。

• Container节点 (3.5.3版本新增)：Container容器节点，当容器中没有任何子节点，该容器节点会被zk定期删除（定时任务默认60s 检查一次)。 和持久节点的区别是 ZK 服务端启动后，会有一个单独的线程去扫描，所有的容器节点，当发现容器节点的子节点数量为 0 时，会自动删除该节点。可以用于 leader 或者锁的场景中。

1.2 节点状态信息

        类似树状结构，节点下面是可以存储一些信息和属性的，可以通过stat命令来查看。

• cZxid：Znode创建的事务id；
• ctime：节点创建时的时间戳；
• mZxid：Znode被修改的事务id，即每次 对znode的修改都会更新mZxid； 

         对于zk来说，每次变化都会产生一个唯一的事务id，zxid(ZooKeeper Transaction Id),通过Zxid可以确定更新操作的先后顺序，例如：如果zxid1小于zxid2，说明zxid操作先zxid2发生，zxid对于整个zk都是唯一的，及时操作的是不同的znode；

• pZxid：表示该节点的子节点列表最后一次修改的事务ID，添加子节点或者删除子节点就会影响子节点列表，但是修改子节点的数据内容不影响该ID(注意：只有子节点列表变更了才会变更pzxid，子节点内容变更不会影响pzxid)
• cversion：子节点的版本号，当zonode的子节点有变化时，cversion的值就会增加1；
• ephemeralOwner：如果该节点伟临时节点，ephemeralOwner的值表示与该节点绑定的session id。如果不是，ephemeralOwner值为0(持久化节点)；

        在client和server通信之前，首先需要建立连接，该连接称做是session。连接建立之后，如果发生连接超时、授权失败或者显示关闭连接，连接便会处于closed状态，此时session结束。

• dataLength：数据的长度；
• numClidren：子节点的数量(只统计直接子节点的数量)

3.3 监听机制

        watch机制，顾名思义是一个监听机制。Zookeeper中的watch机制，必须客户端先去服务端注册监听，这样事件发送才会触发监听，通知给客户端。

3.3.1 永久性watch

         在被触发之后，仍然保留，可以继续监听ZNode上的变更，是Zookeeper 3.6.0版本新增的功能。

addWatch [-m mode] path

         addWatch的作用是针对指定节点添加事件监听，支持两种模式：