pwlazy

zookeeper 存储之文件格式分析

zookeeper主要存放了两类文件，一个是snapshot和log,前者是内存数的快照，后者类似mysql的binlog，将所有与修改数据相关的操作记录在log中，

两类文件的目录可在配置文件中指定

下面通过几个典型的场景来分析两种文件的存储格式

snapshot文件格式

详见ZooKeeperServer.takeSnapshot，

列举1个简单的场景说明问题

场景刚刚装了zookeeper，服务启动后会产生snapshot文件

00000000 5a 4b 53 4e 00 00 00 02 ff ff ff ff ff ff ff ff |ZKSN............|

00000010 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |................| 00000020 ff ff ff ff ff ff ff ff 00 00 00 00 00 00 00 00 |................| 00000030 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |................| * 00000060 00 00 00 00 00 00 00 0a 2f 7a 6f 6f 6b 65 65 70 |......../zookeep| 00000070 65 72 00 00 00 00 ff ff ff ff ff ff ff ff 00 00 |er..............| 00000080 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |................| * 000000b0 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 10 2f 7a |............../z| 000000c0 6f 6f 6b 65 65 70 65 72 2f 71 75 6f 74 61 00 00 |ookeeper/quota..| 000000d0 00 00 ff ff ff ff ff ff ff ff 00 00 00 00 00 00 |................| 000000e0 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |................| * 00000110 00 00 00 00 00 00 00 00 00 01 2f 00 00 00 00 ab |........../.....| 00000120 10 2b d2 00 00 00 01 2f |.+...../| 00000128

分成4个部分

a)header

magic：4个字节，“ZKSN”的int值对应 0x 5a 4b 53 4e 【对应偏移地址0x 00000000---0x 00000003】
version：4个字节，默认为2 对应 0x 00 00 00 02 【对应偏移地址0x 00000004---0x 00000007】
dbid：8个字节，默认为-1 对应 0x ff ff ff ff ff ff ff ff 【对应偏移地址0x 00000008---0x 0000000f】

b)data

count:session个数，4个字节此时为0，如果不为0，会存放session的id和timeout,对应 0x 00 00 00 00 【对应偏移地址0x 00000010---0x 00000013】
内存树：

map: acl 映射的个数 4个字节,此时为0 对应0x 00 00 00 00 【对应偏移地址0x 00000013---0x 00000017】
开始递归写node

第一个node路径为""也即根节点

path

len: 4个字节 ,此时为0 对应 0x 00 00 00 00 【对应偏移地址0x 00000017---0x 0000001b】

node

data

len: 4个字节，此时为0 ，对应 0x 00 00 00 00 【对应偏移地址0x 0000001c---0x 0000001f】

acl: 8个字节，此时-1，对应 0x ff ff ff ff ff ff ff ff 【对应偏移地址0x 00000020---0x 00000027】

statpersisted: 状态存储

czxid ： 8个字节，此时为0 ，对应 0x 00 00 00 00 00 00 00 00 【对应偏移地址0x 00000028---0x 0000002f】
mzxid ： 8个字节，此时为0 ，对应 0x 00 00 00 00 00 00 00 00 【对应偏移地址0x 00000030---0x 00000037】
ctime ： 8个字节，此时为0 ，对应 0x 00 00 00 00 00 00 00 00 【对应偏移地址0x 00000038---0x 0000003f】
mtime ： 8个字节，此时为0 ，对应 0x 00 00 00 00 00 00 00 00 【对应偏移地址0x 00000040---0x 00000047】
version ： 4个字节，此时为0 ，对应 0x 00 00 00 【对应偏移地址0x 00000048---0x 0000004b】
cversion ： 4个字节，此时为0 ，对应 0x 00 00 00 【对应偏移地址0x 0000004c---0x 0000004f】
aversion ： 4个字节，此时为0 ，对应 0x 00 00 00 【对应偏移地址0x 00000050---0x 00000053】
ephemeralOwner ： 8个字节，此时为0 ，对应 0x 00 00 00 00 00 00 00 00 【对应偏移地址0x 00000054---0x 0000005b】
pzxid ： 8个字节，此时为0 ，对应 0x 00 00 00 00 00 00 00 00 【对应偏移地址0x 0000005c---0x 00000063】

开始序列化第2个节点，即根节点的子节点（/zookeeper）

开始序列化第3个节点（/zookeeper的子节点/zookeeper/quota）
- path
- node：此时和根节点一样，下面的字节和根节点一样

树的结尾以"/"结束

共5个字节，前4个表示长度为1，后面是"/"的ascii码0x 2f ,总共是0x 00 00 00 01 2f 【对应偏移地址0x 00000116---0x 0000011a】

c) 校验码

通过Adler32校验算法，对前面的字节得出的一个校验码，占8个字节

0x 00 00 00 00 ab 10 2b d2 【对应偏移地址0x 0000011b---0x 00000122】

d)结束符

和内存树一样以"/"为结束符

共5个字节，前4个表示长度为1，后面是"/"的ascii码0x 2f ,总共是0x 00 00 00 01 2f 【对应偏移地址0x 00000123---0x 00000127】

log文件格式

详见FileTxnLog.append

场景1) 启动一个客户端

此时会跟据当前事务的id,此时为1，产生log.1的文件

1） fileheader

magic：4个字节，“ZKLG”的int值对应 0x 5a 4b 4c 47 【对应偏移地址0x 00000000---0x 00000003】
version：4个字节，默认为2 对应 0x 00 00 00 02 【对应偏移地址0x 00000004---0x 00000007】
dbid：8个字节，默认为0 对应 0x 00 00 00 00 00 00 00 00 【对应偏移地址0x 00000008---0x 0000000f】

2）请求内容

txnEntryCRC（校验码,对于下面的txEntry）

采用和snapshot同样的算法Adler32得到的长整数8个字节 0x 00 00 00 00 59 27 08 06【对应偏移地址0x 00000010---0x 00000017】

txEntry

内容长度：4个字节 0x 00 00 00 24 【对应偏移地址0x 00000018---0x 000001b】

clientId:长整数8个字节 0x 01 3a 69 4e 19 1a 00 00 【对应偏移地址0x 0000001c---0x 00000023】
cxid：此时为整数0，4个字节 0x 00 00 00 00 【对应偏移地址0x 00000024---0x 00000027】
zxid：此时为长整数1，8个字节 0x 00 00 00 00 00 00 00 01 【对应偏移地址0x 00000028---0x 0000002f】
time：长整数8个字节 , 00 00 01 3a 69 4e ab af 【对应偏移地址0x 00000030---0x 00000037】
type：操作码（码表见org.apache.zookeeper.ZooDefs.OpCode）此时为整数-10，4个字节 0x ff ff ff f6 【对应偏移地址0x 00000038---0x 0000003b】

timeOut：此时整数400000，4个字节 0x 00 06 1a 80【对应偏移地址0x 0000003c---0x 0000003f】

写入一个固定的字节作为结尾：0x 42 【对应偏移地址0x 00000040】

此时为

 
        00000000  5a 4b 4c 47 00 00 00 02  00 00 00 00 00 00 00 00  |ZKLG............| 
       
        00000010  00 00 00 00 59 27 08 06  00 00 00 24 01 3a 69 4e  |....Y'.....$.:iN| 
       
        00000020  19 1a 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 01  |................| 
       
        00000030  00 00 01 3a 69 4e ab af  ff ff ff f6 00 06 1a 80  |...:iN..........| 
       
        00000040  42 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |B...............| 
       
        00000050  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................| 
       
        * 
       
        04000010

场景2) 添加节点

zk.create("/root", "mydata".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE,

CreateMode.PERSISTENT);

开始添加txnEntry

txnEntryCRC（校验码）

采用和snapshot同样的算法Adler32得到的长整数8个字节,

0x 00 00 00 00 ba 26 0c 5e 【对应偏移地址0x 00000041---0x 00000048】

txnEntry

内容长度：4个字节 , 0x 00 00 00 53 【对应偏移地址0x 00000049---0x 000004c】

hdr：entry 头信息

clientId:此时为长整数，8个字节 0x 01 3a 69 4e 19 1a 00 00 【对应偏移地址0x 0000004d---0x 00000054】
cxid：此时为整数2，4个字节, 0x 00 00 00 02 【对应偏移地址0x 00000055---0x 00000058】
zxid：此时为长整数2，8个字节，0x 00 00 00 00 00 00 00 02 【对应偏移地址0x 00000059---0x 00000060】
time：此时为长整数8个字节, 0x 00 00 01 3a 69 4f 3f a5 【对应偏移地址0x 00000061---0x 00000068】
type：此时为整数1，4个字节, 0x 00 00 00 01 【对应偏移地址0x 00000069---0x 0000006c】

txn：节点内容

path：此时为“/root”，占用9个字节，前4个表示长度5，后5个为"/root"5个字符的ascii码, 0x 00 00 00 05 2f 72 6f 6f 74 【对应偏移地址0x 0000006d---0x 00000075】
data：此时为"mydata"的字节数组，占用10个字节，前4个为长度6，后6个为"mydata"的字节数组,

0x 00 00 00 06 6d 79 64 61 74 61 【对应偏移地址0x 00000076---0x 0000007f】

开始写acl信息

acl: acl长度，占用4个字节，此时长度为1, 0x 00 00 00 01 【对应偏移地址0x 00000080---0x 00000083】
e1:一条acl具体信息

perms：4个字节，此时为整数31, 0x 00 00 00 1f 【对应偏移地址0x 00000084---0x 00000087】
id

scheme：此时为字符串“world”，占用9个字节，前4个为长度5，后5个“world”5个字符的ascii码,

0x 00 00 00 05 77 6f 72 6c 64 【对应偏移地址0x 00000088---0x 00000090】

id：此时为字符串“anyone”，占用10个字节，前4个为长度6，后6个“anyone”6个字符的ascii码,

0x 00 00 00 06 61 6e 79 6f 6e 65 【对应偏移地址0x 00000091---0x 0000009a】

ephemeral：此时为“false”,占用1个字节，如果true，写1，false写0 , 0x 00 【对应偏移地址0x 0000009b】
parentCVersion：此时为整数1，占用4个字节,0x 00 00 00 01 【对应偏移地址0x 0000009c---0x 0000009f】

EOR
- 写入一个固定的字节作为结尾：0x 42 【对应偏移地址0x 000000a0】

 
        00000000  5a 4b 4c 47 00 00 00 02  00 00 00 00 00 00 00 00  |ZKLG............| 
       
        00000010  00 00 00 00 59 27 08 06  00 00 00 24 01 3a 69 4e  |....Y'.....$.:iN| 
       
        00000020  19 1a 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 01  |................| 
       
        00000030  00 00 01 3a 69 4e ab af  ff ff ff f6 00 06 1a 80  |...:iN..........| 
       
        00000040  42 00 00 00 00 ba 26 0c  5e 00 00 00 53 01 3a 69  |B.....&.^...S.:i| 
       
        00000050  4e 19 1a 00 00 00 00 00  02 00 00 00 00 00 00 00  |N...............| 
       
        00000060  02 00 00 01 3a 69 4f 3f  a5 00 00 00 01 00 00 00  |....:iO?........| 
       
        00000070  05 2f 72 6f 6f 74 00 00  00 06 6d 79 64 61 74 61  |./root....mydata| 
       
        00000080  00 00 00 01 00 00 00 1f  00 00 00 05 77 6f 72 6c  |............worl| 
       
        00000090  64 00 00 00 06 61 6e 79  6f 6e 65 00 00 00 00 01  |d....anyone.....| 
       
        000000a0  42 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |B...............| 
       
        000000b0  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................| 
       
        * 
       
        04000010

场景3）再添加一个节点

String realPath = zk.create("/root/childone",

"childone".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE,

CreateMode.PERSISTENT);

 
        00000000  5a 4b 4c 47 00 00 00 02  00 00 00 00 00 00 00 00  |ZKLG............| 
       
        00000010  00 00 00 00 59 27 08 06  00 00 00 24 01 3a 69 4e  |....Y'.....$.:iN| 
       
        00000020  19 1a 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 01  |................| 
       
        00000030  00 00 01 3a 69 4e ab af  ff ff ff f6 00 06 1a 80  |...:iN..........| 
       
        00000040  42 00 00 00 00 ba 26 0c  5e 00 00 00 53 01 3a 69  |B.....&.^...S.:i| 
       
        00000050  4e 19 1a 00 00 00 00 00  02 00 00 00 00 00 00 00  |N...............| 
       
        00000060  02 00 00 01 3a 69 4f 3f  a5 00 00 00 01 00 00 00  |....:iO?........| 
       
        00000070  05 2f 72 6f 6f 74 00 00  00 06 6d 79 64 61 74 61  |./root....mydata| 
       
        00000080  00 00 00 01 00 00 00 1f  00 00 00 05 77 6f 72 6c  |............worl| 
       
        00000090  64 00 00 00 06 61 6e 79  6f 6e 65 00 00 00 00 01  |d....anyone.....| 
       
        000000a0  42 00 00 00 00 bc 21 10  aa 00 00 00 5e 01 3a 69  |B.....!.....^.:i| 
       
        000000b0  4e 19 1a 00 00 00 00 00  04 00 00 00 00 00 00 00  |N...............| 
       
        000000c0  03 00 00 01 3a 69 6a 30  9c 00 00 00 01 00 00 00  |....:ij0........| 
       
        000000d0  0e 2f 72 6f 6f 74 2f 63  68 69 6c 64 6f 6e 65 00  |./root/childone.| 
       
        000000e0  00 00 08 63 68 69 6c 64  6f 6e 65 00 00 00 01 00  |...childone.....| 
       
        000000f0  00 00 1f 00 00 00 05 77  6f 72 6c 64 00 00 00 06  |.......world....| 
       
        00000100  61 6e 79 6f 6e 65 00 00  00 00 01 42 00 00 00 00  |anyone.....B....| 
       
        00000110  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................| 
       
        * 
       
        04000010

这个也是产生节点，和上面类似，不再赘述，可以分析出来

字节范围从 000000a1---0000010b

此次的cxid为4，zxid为3，type还是1

场景4）修改节点数据

zk.setData("/root/childone", "childonemodify".getBytes(), -1);

 
        00000000  5a 4b 4c 47 00 00 00 02  00 00 00 00 00 00 00 00  |ZKLG............| 
       
        00000010  00 00 00 00 59 27 08 06  00 00 00 24 01 3a 69 4e  |....Y'.....$.:iN| 
       
        00000020  19 1a 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 01  |................| 
       
        00000030  00 00 01 3a 69 4e ab af  ff ff ff f6 00 06 1a 80  |...:iN..........| 
       
        00000040  42 00 00 00 00 ba 26 0c  5e 00 00 00 53 01 3a 69  |B.....&.^...S.:i| 
       
        00000050  4e 19 1a 00 00 00 00 00  02 00 00 00 00 00 00 00  |N...............| 
       
        00000060  02 00 00 01 3a 69 4f 3f  a5 00 00 00 01 00 00 00  |....:iO?........| 
       
        00000070  05 2f 72 6f 6f 74 00 00  00 06 6d 79 64 61 74 61  |./root....mydata| 
       
        00000080  00 00 00 01 00 00 00 1f  00 00 00 05 77 6f 72 6c  |............worl| 
       
        00000090  64 00 00 00 06 61 6e 79  6f 6e 65 00 00 00 00 01  |d....anyone.....| 
       
        000000a0  42 00 00 00 00 bc 21 10  aa 00 00 00 5e 01 3a 69  |B.....!.....^.:i| 
       
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        000000d0  0e 2f 72 6f 6f 74 2f 63  68 69 6c 64 6f 6e 65 00  |./root/childone.| 
       
        000000e0  00 00 08 63 68 69 6c 64  6f 6e 65 00 00 00 01 00  |...childone.....| 
       
        000000f0  00 00 1f 00 00 00 05 77  6f 72 6c 64 00 00 00 06  |.......world....| 
       
        00000100  61 6e 79 6f 6e 65 00 00  00 00 01 42 00 00 00 00  |anyone.....B....| 
       
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        00000160  42 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |B...............| 
       
        00000170  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................| 
       
        * 
       
        04000010

这个也是修改节点，和上面类似，不再赘述，可以分析出来

字节范围从 0000010c---00000160

此次的cxid为7，zxid为4，type还是5(从org.apache.zookeeper.ZooDefs.OpCode看到5就是setData)

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