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：
- Architecture（架构）
- Hierarchical namespace（层次命名空间）
- Session（会话）
- Watches（监视）
1、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”。
下面对zookeeper的组件进行说明
- 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(服务端)：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, 遵循规则2n+1的原则，如果集群中有超过一半的节点挂掉，那么就代表着整个集群挂掉。
- 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。
- 跟随leader指令的服务器节点。
2、层次命名空间
- 是一个树形结构，类似于linux系统
- 每个节点被称为znode
- 首先是一个根节点，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 ，每个znode最多可存储1MB的数据，父znode也可以存储数据
- workers 命名空间用于命名
- 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。
- 每个znode 都有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) - Access Controller List , 访问控制列表，权限认证。 类似于linux的权限模型(rwx)。 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类型
- 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。顺序节点在加锁和同步中起重要作用。
3、Session 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。
4、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。