Zookeeper - 基础知识

在深入了解ZooKeeper的工作原理之前，我们先来了解一下ZooKeeper的基本概念。我们将在本章中讨论以下主题 -

ZooKeeper的架构

看一下下图。它描述了 ZooKeeper 的“客户端-服务器架构”。

下表对属于 ZooKeeper 架构的每个组件进行了说明。

部分	描述
客户	客户端是分布式应用程序集群中的节点之一，从服务器访问信息。在特定的时间间隔内，每个客户端都会向服务器发送一条消息，让服务器知道客户端还活着。类似地，当客户端连接时服务器会发送确认。如果连接的服务器没有响应，客户端会自动将消息重定向到另一台服务器。
服务器	服务器是 ZooKeeper 整体中的节点之一，为客户端提供所有服务。向客户端发出确认，通知服务器处于活动状态。
合奏	ZooKeeper 服务器组。形成集成所需的最小节点数为 3。
领导者	如果任何连接的节点发生故障，则执行自动恢复的服务器节点。领导者在服务启动时选举产生。
追随者	遵循领导者指令的服务器节点。

下图描述了用于内存表示的 ZooKeeper 文件系统的树形结构。ZooKeeper 节点称为znode。每个 znode 由名称标识并由路径序列 (/) 分隔。

在图中，首先有一个用“/”分隔的根znode。在 root 下，您有两个逻辑命名空间config和workers。
config命名空间用于集中配置管理，workers命名空间用于命名。
在config命名空间下，每个znode最多可以存储1MB的数据。这与 UNIX 文件系统类似，只是父 znode 也可以存储数据。该结构的主要目的是存储同步数据并描述znode的元数据。这种结构称为ZooKeeper 数据模型。

ZooKeeper 数据模型中的每个 znode 都维护一个stat结构。统计数据仅提供znode 的元数据。它由版本号、操作控制列表 (ACL)、时间戳和数据长度组成。

版本号- 每个 znode 都有一个版本号，这意味着每次与 znode 关联的数据发生更改时，其相应的版本号也会增加。当多个 Zookeeper 客户端尝试在同一个 znode 上执行操作时，版本号的使用非常重要。
操作控制列表（ACL） - ACL 基本上是一种用于访问 znode 的身份验证机制。它控制所有 znode 的读写操作。
时间戳- 时间戳表示 znode 创建和修改所经过的时间。它通常以毫秒表示。ZooKeeper 从“事务 ID”(zxid) 中识别 znode 的每个更改。Zxid是唯一的，它维护每笔事务的时间，以便您可以轻松识别从一个请求到另一个请求所经过的时间。
数据长度- znode 中存储的数据总量是数据长度。您最多可以存储 1MB 的数据。

Znode 分为持久性、顺序性和短暂性。

持久性 znode - 即使创建该特定 znode 的客户端断开连接，持久性 znode 仍处于活动状态。默认情况下，除非另有说明，所有 znode 都是持久的。
临时 znode - 临时 znode 一直处于活动状态，直到客户端处于活动状态。当客户端与 ZooKeeper 整体断开连接时，临时 znode 会自动删除。因此，只有临时 znode 才不允许再有子节点。如果删除临时 znode，则下一个合适的节点将填补其位置。临时 znode 在 Leader 选举中发挥着重要作用。
顺序 znode - 顺序 znode 可以是持久的或短暂的。当新的 znode 创建为顺序 znode 时，ZooKeeper 通过将 10 位数字的序列号附加到原始名称来设置 znode 的路径。例如，如果将路径为/myapp 的znode创建为顺序 znode，ZooKeeper 会将路径更改为/myapp0000000001并将下一个序列号设置为 0000000002。如果同时创建两个顺序 znode，则 ZooKeeper 永远不会使用相同的编号每个 znode。顺序 znode 在锁定和同步中发挥着重要作用。

会话对于ZooKeeper的运行非常重要。会话中的请求按照 FIFO 顺序执行。一旦客户端连接到服务器，就会建立会话，并将会话 ID分配给客户端。

客户端以特定的时间间隔发送心跳以保持会话有效。如果 ZooKeeper 整体在服务启动时指定的时间段（会话超时）内没有收到来自客户端的心跳，则判定该客户端已死亡。

会话超时通常以毫秒表示。当会话因任何原因结束时，在该会话期间创建的临时 znode 也会被删除。

监视是一种简单的机制，客户端可以获取有关 ZooKeeper 整体中的更改的通知。客户端可以在读取特定 znode 时设置监视。监视程序会向已注册的客户端发送任何 znode（客户端在其上注册）更改的通知。

Znode 更改是与 znode 关联的数据的修改或 znode 子节点的更改。手表仅触发一次。如果客户端想要再次收到通知，则必须通过另一个读取操作来完成。当连接会话过期时，客户端将与服务器断开连接，并且关联的监视也将被删除。