zookeeper概念知识

一、简单概述

ZooKeeper是一种为分布式应用所设计的高可用、高性能且一致的开源协调服务，它提供了一项基本服务：分布式锁服务。由于ZooKeeper的开源特性，后来我们的开发者在分布式锁的基础上，摸索了出了其他的使用方法：配置维护、组服务、分布式消息队列、分布式通知/协调等。
注意：ZooKeeper性能上的特点决定了它能够用在大型的、分布式的系统当中。从可靠性方面来说，它并不会因为一个节点的错误而崩溃。除此之外，它严格的序列访问控制意味着复杂的控制原语可以应用在客户端上。ZooKeeper在一致性、可用性、容错性的保证，也是ZooKeeper的成功之处，它获得的一切成功都与它采用的协议——Zab协议是密不可分的。

二、数据模型（Znode）

ZooKeeper的数据模型在结构上和标准文件系统的非常相似，都是采用这种树形层次结构，ZooKeeper树中的每个节点被称为Znode，同文件系统的目录树一样，ZooKeeper树中的每个节点都可以拥有子节点。
1. 引用方式
Zonde通过路径引用，如同Unix中的文件路径。路径必须是绝对的，因此他们必须由斜杠字符来开头。除此以外，他们必须是唯一的，也就是说每一个路径只有一个表示，因此这些路径不能改变。在ZooKeeper中，路径由Unicode字符串组成，并且有一些限制。字符串"/zookeeper"用以保存管理信息，比如关键配额信息。
2. Znode结构
ZooKeeper命名空间中的Znode，兼具文件和目录两种特点。既像文件一样维护着数据、元信息、ACL、时间戳等数据结构，又像目录一样可以作为路径标识的一部分。
① stat：此为状态信息, 描述Znode的版本, 权限等信息
② data：与Znode关联的数据
③ children：Znode下的子节点
ZooKeeper虽然可以关联一些数据，但并没有被设计为常规的数据库或者大数据存储，相反的是，它用来管理调度数据，比如分布式应用中的配置文件信息、状态信息、汇集位置等等。这些数据的共同特性就是它们都是很小的数据，通常以KB为大小单位。ZooKeeper的服务器和客户端都被设计为严格检查并限制每个Znode的数据大小至多1M，但常规使用中应该远小于此值。
3. 数据访问
ZooKeeper中的每个节点存储的数据要被原子性的操作。也就是说读操作将获取与节点相关的所有数据，写操作也将替换掉节点的所有数据。另外，每一个节点都拥有自己的ACL(访问控制列表)，这个列表规定了用户的权限，即限定了特定用户对目标节点可以执行的操作。
4. 节点类型
ZooKeeper中的节点有两种，分别为临时节点和永久节点。
注意：节点的类型在创建时即被确定，并且不能改变。
① 临时节点：该节点的生命周期依赖于创建它们的会话。一旦会话(Session)结束，临时节点将被自动删除，当然可以也可以手动删除。虽然每个临时的Znode都会绑定到一个客户端会话，但他们对所有的客户端还是可见的。另外，ZooKeeper的临时节点不允许拥有子节点。
② 永久节点：该节点的生命周期不依赖于会话，并且只有在客户端显示执行删除操作的时候，他们才能被删除。
5. 顺序节点
当创建Znode的时候，用户可以请求在ZooKeeper的路径结尾添加一个递增的计数。这个计数对于此节点的父节点来说是唯一的，它的格式为10位数字(没有数值的数位用0补充，例如"0000000001")。当计数值大于2的32次方-1时，计数器将溢出。
6. 监视器
客户端可以在节点上设置watch，我们称之为监视器。当节点状态发生改变时(Znode的增、删、改)将会触发watch所对应的操作。当watch被触发时，ZooKeeper将会向客户端发送且仅发送一条通知，因为watch只能被触发一次，这样可以减少网络流量。

三、ZooKeeper中的时间

1. Zxid
致使ZooKeeper节点状态改变的每一个操作都将使节点接收到一个Zxid格式的时间戳，并且这个时间戳全局有序。也就是说，每个对 节点的改变都将产生一个唯一的Zxid。如果Zxid1的值小于Zxid2的值，那么Zxid1所对应的事件发生在Zxid2所对应的事件之前。ZooKeeper的每个节点维护着三个Zxid值，为别为：cZxid、mZxid、pZxid。
① cZxid： 是节点的创建时间所对应的Zxid格式时间戳。
② mZxid：是节点的修改时间所对应的Zxid格式时间戳。
③ mZxid：是与该节点的子节点（或该节点）的最近一次 创建 / 删除 的时间戳
注意：实现中Zxid是一个64为的数字，它高于32位时是epoch用来标识leader关系是否改变，每次一个leader被选出来，它都会有一个 新的epoch。低于32位时是个递增计数。
2. 版本号
对节点的每一个操作都将致使这个节点的版本号增加，每个节点维护着三个版本号。
① version：节点数据版本号
② cversion：子节点版本号
③ aversion：节点所拥有的ACL版本号

四、节点属性

1. czxid:节点被创建的zxid
2. mzxid:节点被修改的zxid
3. ctime:节点被创建的时间
4. mtime:节点被修改的时间
5. version:节点被修改的版本号
6. cversion:节点所拥有的子节点被修改的版本号
7. aversion:节点的ACL被修改的版本号
8. ephemeralOwner:如果此节点为临时节点，那么他的值为这个节点拥有者的会话ID；否则他的值为0
9. dataLength:节点数长度
10. numChildren:及诶单用的子节点长度
11. pzxid:最新修改的zxid，效果和mzxid差不多

五、服务中操作

1. create:创建Znode（父Zonde必须存在）
2. delete:删除Znode（Znode 没有子节点）
3. exists:测试Znode是否存在，并获取他的元数据
4. getACL/setACL:为Znode获取/设置 ACL
5. getChildren:获取Znode所有子节点的列表
6. getData/setData:获取/设置Znode的相关数据
7. sync:使客户端的Znode视图与Zookeeper同步