了解zookeeper

Posted 2020-11-03 duan2

 　　ZooKeeper操作和维护多个小型的数据节点，这些节点被称为znode，采用类似于文件系统的层级树状结构进行管理。图2-1描述了一个znode树的结构，根节点包含4个个节点，其中三个子节点拥有下一级节点，叶子节点存储了数据信息。

 

 

 

针对一个znode，没有数据常常表达了重要的信息。如，在主-从模式的例子中，主节点的znode没有数据，表示当前还没有选举出主节点。⽽

图2-1中涉及的一些其他znode节点在主-从模式的配置中非常有用：

 

 

1.1.1 API概述

　　znode节点可能含有数据，也可能没有。如果一个znode节点包含任何数据，那么数据存储为字节数组（byte array）。字节数组的具体格式特定于每个应用的实现，ZooKeeper并不直接提供解析的支持。我们可以使用Protocol Buffers、Thrift、Avro或MessagePack等序列化（Serialization）包来放便地处理保存于znode节点的数据格式，不过有些时候，以UTF-8或

ASCII编码的字符串已经够用了

ZooKeeper的API暴露了以下⽅法：

• create/path data

　　创建一个名为/path的znode节点，并包含数据data。

• delete/path

　　删除名为/path的znode。

• exists/path

　　检查是否存在名为/path的节点。

• setData/path data

　　设置名为/path的znode的数据为data。

• getData/path

　　返回名为/path节点的数据信息。

• getChildren/path

　　返回所有/path节点的所有的节点列表。

需要注意的是，ZooKeeper并不允许局部写的或读取znode节点的数据。当设置一个znode节点的数据或读取时，znode节点的内容会被整个替换或全部读取进来。

1.1.2 znode的不同类型

当新建znode时，还需要指定该节点的类型（mode），不同的类型决定了znode节点的行为方式。

持久节点和临时节点

　　znode节点可以是持久（persistent）节点，还可以是临时（ephemeral）节点。持久的znode，如/path，只能通过调用delete来进行删除。临时的znode与之相反，当创建该节点的客户端崩溃或关闭了与ZooKeeper的连接时，这个节点就会被删除。

　　持久znode是一种非常有用的znode，可以通过持久类型的znode为应用保存这些数据，即使znode的创建者不再属于应用系统时，数据也可以保存下来而不丢失。例如，在主-从模式例中，需要保存从节点的任务分配情况，即使分配任务的主节点已经崩溃了。

　　临时znode传达了应用某些方面的信息，仅当创建者的会话有效时这些信息必须有效保存。例如，在主从模式的例子中，当主节点创建的znode为临时节点时，该节点的存在意味着现在有一个主节点，且主节点状态处于正常运行中。如果主znode消失后，该znode节点仍然存在，那么系统将无法监测到主节点崩溃。这样就可以阻止系统继续进行，因此这个znode需要和主节点一起消失。我们也在从节点中使用临时的znode，如果一个从节点失效，那么会话将会过期，之后znode/workers也将自动消失。

 

 

一个临时znode，在以下两种情况下将会被删除：
1.当创建该znode的客户端的会话因超时或主动关闭而中止时。
2.当某个客户端（不一定是创建者）主动删除该节点时。
因为临时的znode在其创建者的会话过期时被删除，所以我们现在不允
许临时节点拥有子节点。

 

 

有序节点

　　一个znode还可以设置为有序（sequential）节点。一个有序znode节点被分配唯一个单调递增的整数。当创建有序节点时，一个序号会被追加到路径之后。例如，如果一个客户端创建了一个有序znode节点，其路径为/tasks/task-，那么ZooKeeper将会分配一个序号，如1，并将这个数字追加到路径之后，最后该znode节点为/tasks/task-1。有序znode通过提供了创建具有唯一名称的znode的简单方式。同时也通过这种方式可以直观地查看znode的创建顺序。

　　总之，znode一共有4种类型：持久的（persistent）、临时的（ephemeral）、持久有序的（persistent_sequential）和临时有序的（ephemeral_sequential）。

 

1.1.3　监视与通知

　　ZooKeeper通常以远程服务的方式被访问，如果每次访问znode时，客户端都需要获得节点中的内容，这样的代价就非常大。因为这样会导致更高的延迟，而且ZooKeeper需要做更多的操作。考虑图2-2中的例子，第一次调用getChildren/tasks返回了相同的值，一个空的集合，其实是没有必要的。

 

 

 

 

　　这是一个常见的轮询问题。为了替换客户端的轮询，我们选择了基于通知（notification）的机制：客户端向ZooKeeper注册需要接收通知的znode，通过对znode设置监视点（watch）来接收通知。监视点是一个单次触发的操作，意即监视点会触发一个通知。为了接收多个通知，客户端必须在每次通知后设置一个新的监视点。在图2-3阐述的情况下，当节点/tasks发生变化时，客户端会收到一个通知，并从ZooKeeper读取一个新值。

 

 

　　当使用通知机制时，还有一些需要知道的事情。因为通知机制是单次触发的操作，所以在客户端接收一个znode变更通知并设置新的监视点时，znode节点也许发生了新的变化（不要担心，你不会错过状态的变化）。

 

　　通知机制的一个重要保障是，对同一个znode的操作，先向客户端传送通知，然后再对该节点进行变更。如果客户端对一个znode设置了监视点，而该znode发生了两个连续更新。第一次更新后，客户端在观察第2次变化前就接收到了通知，然后读取znode中的数据。我们认为主要特性在于通知机制阻止了客户端所观察的更新顺序。虽然ZooKeeper的状态变化传播给某些客户端时更慢，但我们保障客户端以全局的顺序来观察ZooKeeper的状态。

 

1.1.4版本

 

　　每一个znode都有一个版本号，它随着每次数据变化而递增。两个API操作可以有条件地执行：setData和delete。这两个调用以版本号作为转入参数，只有当转入参数的版本号与服务器上的版本号一致时调用才会成功。当多个ZooKeeper客户端对同一个znode进行操作时，版本的使用就会显得尤为重要。例如，假设客户端c 1 对znode/config写入了一些配置信息，如果另一个客户端c 2 同时更新了这个znode，此时c 1 的版本号已经过期，c 1 调用setData一定不会成功。使用版本机制有效避免了以上情况。在这个例子中，c 1 在写入数据时使用的版本号法匹配，使得操作失败，图2-4描述了这个情况。