ZooKeeper中的数据模型

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本文主要介绍zk中的各个概念，详细介绍请继续关注后续的文章

0 简述

目录等价于路径，本人常用路径这个词，但是为了让读者更好的对比文件系统，所以尽量使用目录这个词，如果全文有我不经意间使用的路径，那么请见谅，这就是目录的意思

zk中是一个有层次的命名，这一点很类似传统的文件管理系统。但是有一点不一样的，那就是每个目录既可以有内容，也可以有子目录。换句话说，那就是zk这个文件系统中，文件也可以是目录。还有一点，在zk中只有绝对目录，也就是用斜线

/

分割的目录，没有相对目录。任何unicode字符都可以被用作zk中目录的命名，不过要满足下面的约束：

空字符(\u0000)不能作为目录命名。（这会影响zk的C语言客户端。）

\u0001 - \u001F 和 \u007F - \u009F这些字符都不能用作目录命名。

.

可以作为命名中的一部分，但是

.

和

..

不能像文件系统一样代表某个目录，因为zk没有相对路径，

"/a/b/./c"

or

/a/b/../c

这种命名都是不合法的。

zookeeper

是保留字，不能使用。

1 节点

ZNodes

在zk这个文件系统中，每个节点都被叫做znode。Znode维护了一个信息统计的结构，包含了：数据改变的版本号、数据访问权限的改变、时间戳。版本号+时间可以帮助zk来检验数据更新是否合法。Znode每次更新，版本号都会自增。举个例子，zk每次收到数据改变的请求，也会同时获得请求改变的数据的版本号。这时，可以校验请求中的数据的版本号和真实的版本号是否一致，如果不一致，这次更新就会失败。

1.1 观察者

Watches

客户端可以在znode上设置观察者（类似监听器）。这个znode发生改变就会触发这个观察者，然后清楚这个观察者。

1.2 数据权限

Data Access

每个znode的数据都是可以读写的。每个znode都有一个访问权限列表（Access Control List /ACL）来限制谁可以做什么操作。

zk设计的目的并不是为了实现一个通用数据库，更不是一个大对象存储系统。他是为了协调数据，比如配置信息、状态信息、集合点等。这几类协调数据都有一个特点就是比较小：单位用kb来计算。zk的服务端和客户端都会有数据的合理性检查，来确保数据不会超过1M，但是，请注意，数据最好不要真的到这么大。如果真的不得不存储这么大的数据，那么我建议你使用其他分布式文件系统，比如：NFS或者HDFS，然后在zk上只存一个引用。

1.3 临时节点

Ephemeral Nodes

在zk中，也有临时节点这个概念。这个节点的生命周期和创建这个节点的session的生命周期一致，一旦session结束，这个节点也就会被删除。也正是因为这个特性，临时节点不允许有子节点。

1.4 序列节点–唯一命名

Sequence Nodes – Unique Naming

在创建节点时，你可以请求zk来自动生成一个序列号追加在节点名之后，这个序列化有一个计数器来统计。每一个父节点只有一个唯一的计数器。当计数器超过2147483647时就会溢出。

1.5 容器节点

Container Nodes

3.6.0版本新功能

zk中还有容器节点这个概念。容器节点具有特殊目的，比如锁。当容器节点下最后一个子节点被删除，那么这个容器节点会在未来某个时刻被服务端删除。

因为这个原因，如果你操作容器节点时，你需要处理

KeeperException.NoNodeException

，当出现这个异常是，你需要重新创建父节点（容器节点），然后再创建子节点。

2 ZooKeeper中的时间

Time in ZooKeeper

zk中追踪时间又多种方式：

事物ID（zxid）：每一个改变zk状态的操作都会增加zxid（ZooKeeper Transaction Id）。这个值反映了zk正题所有变化的总量。每个操作都会有一个唯一的zxid，如果zxid1比zxid2小，那么zxid1一定发生在zxid之前。

版本号（version numvers）：对某个节点来说，每次改变，都回让这个节点的版本号自增。每个节点有3个版本号，分别是：dataVersion——节点数据改变的次数，cversion——节点的子节点改变的次数，aclVersion——节点ACL改变的次数。

时间单元（ticks）：zk集群中，使用ticks来定义事件的时间，比如状态上传，session 超时时间，连接超时时间。tick time间接公开了最短的session超时时间(session的超时时间是tick time的两倍)

如果一个客户端请求了一个session超时时间比最短的还要短服务器将会恢复客户端最短的超时时间。

真正的时间（real time）：zk只有在节点创建和修改的时候会设置上

ctime

和

mtime

，其他都不会使用真实的时间。

zxid会溢出吗？会的，不过他的实现是long，溢出的可能性很小很小……

3 ZooKeeper中的统计数据结构

ZooKeeper Stat Structure

每个节点都是由以下的字段组成：

czxid:代表节点创建时的zxid。

mzxid:代表节点最后一次修改的zxid。

pzxid:节点的子节点最后一次修改的zxid。

ctime:节点创建时的时间。

mtime:节点最后一次修改的时间。

version(dataVersion):节点数据修改的次数。

cversion:节点的子节点被修改的次数。

aversion(aclVersion):节点的控制权限列表（ACL）修改的次数。

ephemeralOwner:如果节点时临时节点，这个字段值为创建此节点的session的id。否则，此字段值为0。

dataLength:此节点值的长度。

numChildren:此节点的子节点的数量。

作者测试用的zk版本是3.4.9，其中部分字段和上述的不一致，没有

version

替代的是

dataVersion

，没有

aversion

替代的是

aclVersion