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漫画:什么是 ZooKeeper?

2019-01-12 19:37:01 mimukeji

漫画:什么是 ZooKeeper?



什么是 ZooKeeper?
什么是 ZooKeeper?

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什么是 ZooKeeper?
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什么是 ZooKeeper?
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ZooKeeper 的数据模型

ZooKeeper 的数据模型是什么样子呢?它很像数据结构当中的树,也很像文件系统的目录。

什么是 ZooKeeper?

树是由节点所组成,ZooKeeper 的数据存储也同样是基于节点,这种节点叫做Znode。

但是,不同于树的节点,Znode 的引用方式是路径引用,类似于文件路径:

/ 动物 / 仓鼠

/ 植物 / 荷花

这样的层级结构,让每一个 Znode 节点拥有唯一的路径,就像命名空间一样对不同信息作出清晰的隔离。

什么是 ZooKeeper?
什么是 ZooKeeper?
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data:Znode 存储的数据信息。

ACL:记录 Znode 的访问权限,即哪些人或哪些 IP 可以访问本节点。

stat:包含 Znode 的各种元数据,比如事务 ID、版本号、时间戳、大小等等。

child:当前节点的子节点引用,类似于二叉树的左孩子右孩子。

这里需要注意一点,ZooKeeper 是为读多写少的场景所设计。Znode 并不是用来存储大规模业务数据,而是用于存储少量的状态和配置信息,每个节点的数据最大不能超过 1MB。

什么是 ZooKeeper?
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ZooKeeper 的基本操作和事件通知

ZooKeeper 包含了哪些基本操作呢?这里列举出比较常用的 API:

create:创建节点

delete:删除节点

exists:判断节点是否存在

getData:获得一个节点的数据

setData:设置一个节点的数据

getChildren:获取节点下的所有子节点

这其中,exists、getData、getChildren 属于读操作。ZooKeeper 客户端在请求读操作的时候,可以选择是否设置 Watch。

Watch 是什么意思呢?

我们可以理解成是注册在特定 Znode 上的触发器。当这个 Znode 发生改变,也就是调用了 create、delete、setData 方法的时候,将会触发 Znode 上注册的对应事件,请求 Watch 的客户端会接收到异步通知。

具体交互过程如下:

1. 客户端调用 getData 方法,Watch 参数是 true。服务端接到请求,返回节点数据,并且在对应的哈希表里插入被 Watch 的 Znode 路径,以及 Watcher 列表。

什么是 ZooKeeper?

2. 当被 Watch 的 Znode 已删除,服务端会查找哈希表,找到该 Znode 对应的所有 Watcher,异步通知客户端,并且删除哈希表中对应的 Key-Value。

什么是 ZooKeeper?

ZooKeeper 的一致性

什么是 ZooKeeper?
什么是 ZooKeeper?

ZooKeeper 的集群长成什么样呢?就像下图这样:

ZooKeeper Service 集群是一主多从结构。

更新数据时,首先更新到主节点(这里的节点是指服务器,不是 Znode),再同步到从节点。

在读取数据时,直接读取任意从节点。

为了保证主从节点的数据一致性,ZooKeeper 采用了ZAB 协议,这种协议非常类似于一致性算法 Paxos 和 Raft。

什么是 ZooKeeper?
什么是 ZooKeeper?

在学习 ZAB 之前,我们需要首先了解 ZAB 协议所定义的三种节点状态:

Looking:选举状态。

Following:Follower 节点(从节点)所处的状态。

Leading:Leader 节点(主节点)所处状态。

我们还需要知道最大 ZXID 的概念:

最大 ZXID 也就是节点本地的最新事务编号,包含 epoch 和计数两部分。epoch 是纪元的意思,相当于 Raft 算法选主时候的 term。

假如 ZooKeeper 当前的主节点挂掉了,集群会进行崩溃恢复。ZAB 的崩溃恢复分成三个阶段:

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