075. Zookeeper 核心概念

1. session

• 一个客户端连接一个会话，由 zk 分配唯一会话 id；
• 客户端以特定的时间间隔发送心跳以保持会话有效：tickTime；
• 超过会话超时时间未收到客户端的心跳，则判定客户端死了；（默认 2 倍 tickTime）
• 会话中的请求按 FIFO 顺序执行。

2. 数据模型

层次空间名称

• 类似 unix 文件系统，以（/）为根。
• 区别：节点可以包含与之关联的数据以及子节点（既是文件也是文件夹）。
• 节点的路径总是表示为规范的、绝对的、斜杠分隔的路径。

znode

• 名称唯一，命名规范。
• 节点类型：持久、顺序、临时、临时顺序。
• 节点数据构成

znode-命名规范

• 节点名称除以下限制外，可以使用任何 unicode 字符。
  • null 字符（u0000）不能作为路径名的一部分；
  • 以下字符不能使用，因为它们不能很好地显示，或者以令人困惑的方式呈现：u0001-u0019 和 u007F-u009F。
  • 不允许使用以下字符：ud800-uf8ff，uFFF0-uFFFF。
  • “.” 字符可以用作另一个名称的一部分，但是 “.” 和 “..” 不能单独用于指示路径上的节点，因为 ZooKeeper 不适用相对路径。
    • 下列内容无效：“/a/b/./c” 或 “c/a/b/../”
  • “zookeeper” 是保留节点名。

znode-节点类型

• 持久节点 - create /app1 666
• 临时节点 - create -e /app2 888
• 顺序节点
  • create -s /app1/cp 888 - cp0000000000
  • create -s /app1/ aa - 0000000001
  • 10 位十进制序号。
  • 每个父节点一个计数器。
  • 计数器是带符号 int（4 字节）到 2147483647 之后将溢出（导致名称“<path>-2147483648”）
• 临时顺序节点 - create -e -s /app1/ 888

znode-数据构成

• 节点数据：存储的协调数据（状态信息、配置、位置信息等）。
• 节点元数据（stat 结构）。
• 数据量上限：1 M。

znode-元数据 stat 结构

• 设置访问控制列表：https://zookeeper.apache.org/doc/current/zookeeperProgrammers.html#sc_ZooKeeperAccessControl

Zookeeper 中的时间

• zxid：ZooKeeper 中的每次更改操作都对应一个唯一的事物 id，称为 Zxid，它是一个全局有序的戳记，如果 zxid1 小于 zxid2，则zxid1 发生在 zxid2 之前。
• version numbers：版本号，对节点的每次更改都会导致该节点的版本号增加。
• ticks：当使用多服务器 ZooKeeper 时，服务器使用“滴答”来定义事件的时间，如状态上传、会话超时、对等点之间的连接超时等。滴答时间仅通过最小会话超时（滴答时间的 2 倍）间接公开；如果客户端请求的会话超时小于最小会话超时，服务器将告诉客户端会话超时实际上是最小会话超时。
• real time：ZooKeeper 除了在 znode 创建和修改时将时间戳放入 stat 结构之外，根本不使用 real time 或时钟时间。

3. Watch 监听机制

• 客户端可以在 znodes 上设置 watch，监听 znode 的变化。

两类 watch

• data watch：监听数据变化
• child watch：监听子节点变化

触发 watch 事件

• Created event: Enabled with a call to exists.
• Deleted event: enabled with a call to exists, getData, and getChildren.
• Changed event: Enabled with a call to exists and getData.
• Child event: Enabled with a call to getChildren.

watch 重要特性

• 一次性触发：watch 触发后即被删除，要持续监控变化，则需要持续设置 watch。
• 有序性：客户端先得到 watch 通知，后才会看到变化结果。

watch 注意事项

• watch 是一次性触发器，如果你获得了一个 watch 事件，并且希望得到关于未来更改的通知，则必须设置另一个 watch。
• 因为 watch 是一次性触发器，并且在获取事件和发送获取 watch 的新请求之间存在延迟，所以不能可靠地得到节点发生的每个更改。
• 一个 watch 对象只会被特定的通知触发一次。如果一个 watch 对象同时注册了 exists、getData，当节点被删除时，删除事件对 exists、getData 都有效，但只会调用 watch 一次。

4. Zookeeper 特性

• 顺序一致性（Sequential Consistency）：保证客户端操作是按顺序生效的。
• 原子性（Atomicity）：更新成功或失败，没有部分结果。
• 单个系统映像：无论连接哪个服务器，客户端都将看到相同的内容。
• 可靠性：数据的变更不会丢失，除非被客户端覆盖修改。
• 及时性：保证系统的客户端当时读取到的数据是最新的。