Zookeeper 系统模型

数据模型

zookeeper 的视图结构和标准的Unix文件系统非常类似，但是没有引入传统文件系统中目录和文件等相关概念，而是使用了其特有的数据节点概念，我们称为Znode,Znode 是zookeeper中数据的最小单元，每个Znode上都可以保存数据，同时还可以挂载子节点，因此构成了一个层次化的命名空间，我们称为树。

Znode的节点路径标识方式和Unix文件系统路径非常相似，都是由一系列使用斜杠（/）进行分割的路径表示，开发人员可以向这个节点中写入数据，也可以在节点下面创建子节点。

在ZK中，事务是指能够改变ZK服务器状态的操作，我们称之为事务操作或更新操作，一般包括数据节点创建与删除，数据节点内容更新和客户端会话创建与失效等操作。对于每一个事务请求，ZK都会为其分配一个全局唯一的事务ID,用ZXID表示，通常是一个64位的数字，每一个ZXID对应一次更新操作，从这些ZXID可以间接地识别出ZK处理这些更新操作请求的全局顺序。

节点特性

ZK中，每个数据节点都是有生命周期的，其生命周期的长短取决于数据节点的节点类型，在ZK中，节点类型可以分为持久节点，临时节点，顺序节点三大类，具体在节点创建过程中，通过组合使用，可以生成以下四种组合类型节点类型。

  • 持久节点

    最常见类型，创建后，就会一直存在于ZK服务器上，直到有删除操作来主动清除这个节点。

  • 持久顺序节点

    基本特性与持久节点一样，额外的特性表现在顺序性上，在ZK上，每个父节点都会为它的第一级子节点维护一份顺序，用于记录下每个子节点创建的先后顺序，基于这个顺序特性，在创建子节点的时候，可以设置这个标记，那么在创建节点过程中，ZK会自动为给定节点加上一个数字后缀，作为一个新的，完整的节点名。

  • 临时节点

    临时节点生命周期与客户端会话绑定在一起，如果客户端会话失效，节点就会被自动清理掉。另外，不能基于临时节点来创建子节点，临时节点只能作为叶子节点。

  • 临时顺序节点

    同样在临时节点的基础上，加上了顺序的特性。

事实上，每个数据节点除了存储了数据内容外，还存储了数据节点本身的一些状态信息，也就是Stat对象的输出。包括了事务ID，版本信息和子节点个数等信息。

版本—保证分布式数据原子性操作

每个数据节点都具有三种类型的版本信息，对数据节点的任何更新操作都会引起版本号的变化，三种版本信息分别是version(当前数据节点数据内容的版本号)，cversion(当前数据节点子节点的版本号)，aversion(当前数据节点ACL变更版本号)

ZK中的吧版本概念表示的是对数据节点的数据内容，子节点列表，或是节点ACL信息的修改次数，即使前后两次变更并没有使得数据内容的值发生变化，version的值依然会变更。

先看分布式领域中最常见的一个概念，锁

悲观锁，又被称作悲观并发控制，是数据库中一种非常典型且非常严格的并发控制策略，适合解决那些对于数据更新竞争十分激烈的场景

乐观锁，在更新事务提交之前，每个事务都会检查当前事务读取数据后，是否有其他事务对该数据进行了修改，若有其他事务更新的话，那么提交的事务就需要回滚，所以适合并发竞争不大，事务冲突较少的场景。

ZK中，version属性正是用来实现乐观锁机制中的“写入校验”的，在ZK服务器的PreRequestProcessor 处理器类中，在处理每一个数据更新请求时，都会先对版本进行检查，获取当前请求的版本version,同时从数据记录nodeRecore中获取当前服务器上该数据的最新版本currentVersion。

watcher 数据变更的通知

ZK提供了分布式数据的发布、订阅功能，一个典型的发布订阅模型系统定义了一种一对多的订阅关系，能够让多个订阅者同时监听某一个主题对象，当这个主题对象自身状态变化时，会通知所有订阅者，使他们能够做出相应的处理。ZK中，引入了watcher 这种分布式的通知机制，ZK允许客户端向服务端注册一个watcher监听，当服务端的一些指定事件触发了这个watcher，那么就会向指定客户端发送一个事件通知来实现分布式的通知功能，

ZK的watcher机制主要包括客户端线程，客户端watcherManager，ZK服务器三部分，具体流程上，客户端在向ZK服务器注册watcher的同时，会将watcher对象存储在客户端的watcherManager中。当ZK服务器触发watcher事件后，会向客户端发送通知，客户端线程从watcherManager 中取出对应的Watcher 对象来执行回调逻辑。

工作机制

watcher机制，总的来说可以概括为以下三个过程，客户端注册Watcher，服务端处理Watcher和客户端回调watcher。

特性

一次性：一旦一个watcher被触发，ZK都会将其从对应的存储中移除。

客户端串行执行： 客户端watcher回调的过程是一个串行同步的过程，这保证了顺序。

轻量：网络开销和服务端内存开销都是非常廉价的。

ACL 保障数据的安全

ZK提供了一套完整的ACL权限控制机制来保障数据的安全。

三个方面理解ACL机制，分别是“权限模式”，授权对象和权限，通常使用“schema:id:permission 来标识一个有效的ACL信息。

权限模式 权限模式用来确定权限验证过程中使用的检验策略，有四种主要的权限模式，分别是IP，Digest(类似于username：password的形式）World,Super

IP模式指的是通过IP地址粒度来进行权限控制，例如配置了“ip:192.168.0.110”,即表示权限控制都是针对这个IP地址的，

Digest 是最常用的权限控制，其以类似于“username:password” 形式的权限标识来进行权限控制，便于区分不同应用来进行权限控制。

world 是最开放的一种权限控制模式，几乎没有任何作用，数据节点的访问权限对所有用户开放，即所有用户可以在不尽兴任何权限校验的情况下操作ZK上的数据。

Super 也就是超级用户，对ZK上的数据节点进行任何操作。

授权对象：ID 授权对象指的是权限授予的用户或一个指定实体，

权限 Permission 指通过权限检查后可以被允许执行的操作，有五大类，CREATE,DELETE,READ,WRITE,ADMIN