【第二篇】Zookeeper 基础

在深入了解ZooKeeper的运作之前,让我们来看看ZooKeeper的基本概念。我们将在本章中讨论以下主题:
1、Architecture(架构)
2、Hierarchical namespace(层次命名空间)
3、Session(会话)
4、Watches(监视)

ZooKeeper的架构

看看下面的图表。它描述了ZooKeeper的“客户端-服务器架构”。

img_1006_19__1.png

作为ZooKeeper架构的一部分的每个组件在下表中进行了说明。

| 部分 | 描述 |
| Client(客户端) | 客户端,我们的分布式应用集群中的一个节点,从服务器访问信息。对于特定的时间间隔,每个客户端向服务器发送消息以使服务器知道客户端是活跃的。

类似地,当客户端连接时,服务器发送确认码。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个服务器。

|
| Server(服务器) | 服务器,我们的ZooKeeper总体中的一个节点,为客户端提供所有的服务。向客户端发送确认码以告知服务器是活跃的。 |
| Ensemble | ZooKeeper服务器组。形成ensemble所需的最小节点数为3。 |
| Leader | 服务器节点,如果任何连接的节点失败,则执行自动恢复。Leader在服务启动时被选举。 |
| Follower | 跟随leader指令的服务器节点。 |

层次命名空间

下图描述了用于内存表示的ZooKeeper文件系统的树结构。ZooKeeper节点称为 znode 。每个znode由一个名称标识,并用路径(/)序列分隔。

  • 在图中,首先有一个由“/”分隔的znode。在根目录下,你有两个逻辑命名空间 config 和 workers 。
  • config 命名空间用于集中式配置管理,workers 命名空间用于命名。
  • 在 config 命名空间下,每个znode最多可存储1MB的数据。这与UNIX文件系统相类似,除了父znode也可以存储数据。这种结构的主要目的是存储同步数据并描述znode的元数据。此结构称为 ZooKeeper数据模型

img_1006_19__2.png

ZooKeeper数据模型中的每个znode都维护着一个 stat 结构。一个stat仅提供一个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都有版本号,这意味着每当与znode相关联的数据发生变化时,其对应的版本号也会增加。当多个zookeeper客户端尝试在同一znode上执行操作时,版本号的使用就很重要。
  • 操作控制列表(ACL) – ACL基本上是访问znode的认证机制。它管理所有znode读取和写入操作。
  • 时间戳 – 时间戳表示创建和修改znode所经过的时间。它通常以毫秒为单位。ZooKeeper从“事务ID”(zxid)标识znode的每个更改。Zxid 是唯一的,并且为每个事务保留时间,以便你可以轻松地确定从一个请求到另一个请求所经过的时间。
  • 数据长度 – 存储在znode中的数据总量是数据长度。你最多可以存储1MB的数据。

Znode的类型

Znode被分为持久(persistent)节点,顺序(sequential)节点和临时(ephemeral)节点。

  • 持久节点 – 即使在创建该特定znode的客户端断开连接后,持久节点仍然存在。默认情况下,除非另有说明,否则所有znode都是持久的。
  • 临时节点 – 客户端活跃时,临时节点就是有效的。当客户端与ZooKeeper集合断开连接时,临时节点会自动删除。因此,只有临时节点不允许有子节点。如果临时节点被删除,则下一个合适的节点将填充其位置。临时节点在leader选举中起着重要作用。
  • 顺序节点 – 顺序节点可以是持久的或临时的。当一个新的znode被创建为一个顺序节点时,ZooKeeper通过将10位的序列号附加到原始名称来设置znode的路径。例如,如果将具有路径 /myapp 的znode创建为顺序节点,则ZooKeeper会将路径更改为 /myapp0000000001 ,并将下一个序列号设置为0000000002。如果两个顺序节点是同时创建的,那么ZooKeeper不会对每个znode使用相同的数字。顺序节点在锁定和同步中起重要作用。

Sessions(会话)

会话对于ZooKeeper的操作非常重要。会话中的请求按FIFO顺序执行。一旦客户端连接到服务器,将建立会话并向客户端分配会话ID 。

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集合在超过服务器开启时指定的期间(会话超时)都没有从客户端接收到心跳,则它会判定客户端死机。

会话超时通常以毫秒为单位。当会话由于任何原因结束时,在该会话期间创建的临时节点也会被删除。

Watches(监视)

##

监视是一种简单的机制,使客户端收到关于ZooKeeper集合中的更改的通知。客户端可以在读取特定znode时设置Watches。Watches会向注册的客户端发送任何znode(客户端注册表)更改的通知。

Znode更改是与znode相关的数据的修改或znode的子项中的更改。只触发一次watches。如果客户端想要再次通知,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,相关的watches也将被删除。

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