大数据学习笔记之Zookeeper(三):Zookeeper理论篇(二)

时间:2022-02-15 15:20:00

3.1 数据结构

ZooKeeper数据模型的结构与Unix文件系统很类似,整体上可以看作是一棵树,每个节点称做一个ZNode。

很显然zookeeper集群自身维护了一套数据结构。这个存储结构是一个树形结构,其上的每一个节点,我们称之为"znode",每一个znode默认能够存储1MB的数据,每个ZNode都可以通过其路径唯一标识

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3.2 节点类型

1)Znode有两种类型:

短暂(ephemeral):客户端和服务器端断开连接后,创建的节点自己删除

持久(persistent):客户端和服务器端断开连接后,创建的节点不删除

2)Znode有四种形式的目录节点(默认是persistent )

(1)持久化目录节点(PERSISTENT)

客户端与zookeeper断开连接后,该节点依旧存在

(2)持久化顺序编号目录节点(PERSISTENT_SEQUENTIAL)

客户端与zookeeper断开连接后,该节点依旧存在,只是Zookeeper给该节点名称进行顺序编号

如果是PERSISTENT的,需要记着自己的名字是否被用过,是否会发生和之前的节点有冲突的情况,如果创建带序号的,默认都会带编号而且保证不重复。

(3)临时目录节点(EPHEMERAL)

客户端与zookeeper断开连接后,该节点被删除

(4)临时顺序编号目录节点(EPHEMERAL_SEQUENTIAL)

客户端与zookeeper断开连接后,该节点被删除,只是Zookeeper给该节点名称进行顺序编号

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3)创建znode时设置顺序标识,znode名称后会附加一个值,顺序号是一个单调递增的计数器,由父节点维护

4)在分布式系统中,顺序号可以被用于为所有的事件进行全局排序,这样客户端可以通过顺序号推断事件的顺序

3.3 特点

1)Zookeeper:一个领导者(leader),多个跟随者(follower)组成的集群。

2)Leader负责进行投票的发起和决议,更新系统状态,即写操作都是由leader来完成,读操作都是有follower完成

3)Follower用于接收客户请求并向客户端返回结果,在选举Leader过程中参与投票

4)集群中只要有半数以上节点存活,Zookeeper集群就能正常服务。为什么是半数?因为偶数没有意义,浪费了一个设备。

5)全局数据一致:每个server保存一份相同的数据副本,client无论连接到哪个server,数据都是一致的。

6)更新请求顺序进行,来自同一个client的更新请求按其发送顺序依次执行。

7)数据更新原子性,一次数据更新要么成功,要么失败。

8)实时性,在一定时间范围内,client能读到最新数据。

3.4 选举机制

1)半数机制:集群中半数以上机器存活,集群可用。所以zookeeper适合装在奇数台机器上。

2)Zookeeper虽然在配置文件中并没有指定master和slave。但是,zookeeper工作时,是有一个节点为leader,其他则为follower,Leader是通过内部的选举机制临时产生的

3)以一个简单的例子来说明整个选举的过程。

假设有五台服务器组成的zookeeper集群,它们的id从1-5,同时它们都是最新启动的,也就是没有历史数据,在存放数据量这一点上,都是一样的。假设这些服务器依序启动,来看看会发生什么。

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(1)服务器1启动,此时只有它一台服务器启动了,它发出去的报没有任何响应,所以它的选举状态一直是LOOKING状态。

(2)服务器2启动,它与最开始启动的服务器1进行通信,互相交换自己的选举结果,由于两者都没有历史数据,所以id值较大的服务器2胜出,但是由于没有达到超过半数以上的服务器都同意选举它(这个例子中的半数以上是3),所以服务器1、2还是继续保持LOOKING状态。

(3)服务器3启动,根据前面的理论分析,服务器3成为服务器1、2、3中的老大,而与上面不同的是,此时有三台服务器选举了它,所以它成为了这次选举的leader。

(4)服务器4启动,根据前面的分析,理论上服务器4应该是服务器1、2、3、4中最大的,但是由于前面已经有半数以上的服务器选举了服务器3,所以它只能接收当小弟的命了。

(5)服务器5启动,同4一样当小弟。

3.5 stat结构体

1)czxid- 引起这个znode创建的zxid,创建节点的事务的zxid(ZooKeeper Transaction Id)

每次修改ZooKeeper状态都会收到一个zxid形式的时间戳,也就是ZooKeeper事务ID。

事务ID是ZooKeeper中所有修改总的次序。每个修改都有唯一的zxid,如果zxid1小于zxid2,那么zxid1在zxid2之前发生。

2)ctime - znode被创建的毫秒数(从1970年开始)

3)mzxid - znode最后更新的zxid

4)mtime - znode最后修改的毫秒数(从1970年开始)

5)pZxid-znode最后更新的子节点zxid

6)cversion - znode子节点变化号,znode子节点修改次数

7)dataversion - znode数据变化号

8)aclVersion - znode访问控制列表的变化号

9)ephemeralOwner- 如果是临时节点,这个是znode拥有者的session id。如果不是临时节点则是0。

10)dataLength- znode的数据长度

11)numChildren - znode子节点数量

3.6 监听器原理

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监听器是一个接口,我们的代码中可以实现Wather这个接口,实现其中的process方法,方法中即我们自己的业务逻辑

监听器的注册是在获取数据的操作中实现:

getData(path,watch?)监听的事件是:节点数据变化事件

getChildren(path,watch?)监听的事件是:节点下的子节点增减变化事件