ZooKeeper 数据模型
ZooKeeper 数据模型
ZooKeeper 拥有层次化的命名空间，类似分布式文件系统，但每个节点不仅能有子节点，还可关联数据。节点路径为规范的绝对路径，用斜杠分隔，无相对引用。路径命名有如下约束：
- 路径名不能包含空字符
\u0000。 - 不能使用显示不佳或易混淆的字符，如
\u0001 - \u001F、\u007F、\u009F。 - 禁止使用
\ud800 - \uF8FF、\uFFF0 - \uFFFF这些字符。 - 虽然
.可作为其他名称的一部分，但.和..不能单独用于表示路径中的节点，因为 ZooKeeper 不使用相对路径。 - 保留关键字
zookeeper不可用。
1. ZNodes（ZooKeeper 节点）
- 状态结构（Stat Structure）：每个 ZNode 维护一个状态结构，包含数据变更、ACL 变更的版本号以及时间戳。版本号和时间戳用于验证缓存和协调更新。每次 ZNode 数据变更，版本号都会增加。客户端更新或删除数据时需提供版本号，若版本号不匹配，操作将失败（该行为可被覆盖）。
- 节点角色定义：在 ZooKeeper 文档中，ZNode 指数据节点；服务器指构成 ZooKeeper 服务的机器；法定节点指构成集群的服务器；客户端指使用 ZooKeeper 服务的主机或进程。
2. Watches（监听机制）
客户端可对 ZNode 设置监听，ZNode 发生变化时触发监听并清除。监听触发后，ZooKeeper 会向客户端发送通知。
3. 数据访问
- 原子性：命名空间中每个 ZNode 存储的数据读写是原子操作，读操作获取所有关联数据字节，写操作替换所有数据。
- 访问控制：每个节点有访问控制列表（ACL），用于限制访问权限。
- 数据规模：ZooKeeper 并非通用数据库或大对象存储，主要管理协调数据，数据通常较小（以千字节为单位）。客户端和服务器实现会检查确保 ZNode 数据小于 1M，实际数据应更小。处理大数据会增加操作时间和影响延迟，若需存储大数据，可将其存于 NFS 或 HDFS 等大容量存储系统，在 ZooKeeper 中存储指向这些存储位置的指针。
4. 特殊类型的 ZNodes
- 临时节点（Ephemeral Nodes）：只要创建该 ZNode 的会话处于活动状态，临时节点就存在。会话结束，ZNode 会被删除，且临时节点不允许有子节点。可使用
getEphemerals()API 获取会话创建的临时节点列表，常用于服务发现场景。 - 顺序节点（Sequence Nodes）：创建 ZNode 时，可要求 ZooKeeper 在路径末尾添加单调递增的计数器，该计数器对父节点唯一，格式为
%010d（10 位数字，前补 0）。计数器是父节点维护的有符号整数（4 字节），超过 2147483647 会溢出。 - 容器节点（Container Nodes，3.6.0 版本引入）：用于特定场景，如领导者选举、锁机制等。当容器的最后一个子节点被删除，容器节点未来某个时刻可能被服务器删除。创建容器节点的子节点时，要处理
KeeperException.NoNodeException异常，若发生该异常需重新创建容器节点。 - TTL 节点（TTL Nodes，3.6.0 版本引入）：创建持久或持久顺序 ZNode 时，可选择设置以毫秒为单位的 TTL。若 ZNode 在 TTL 内未被修改且无子节点，未来某个时刻可能被服务器删除。默认情况下 TTL 节点功能禁用，需通过系统属性启用，否则创建时会抛出
KeeperException.UnimplementedException异常。
5. ZooKeeper 中的时间跟踪
- Zxid（ZooKeeper 事务 ID）：ZooKeeper 状态的每次变更都会获得一个 Zxid 标记，体现所有变更的全局顺序。每个变更有唯一 Zxid，若
zxid1 < zxid2，则zxid1变更先于zxid2变更发生。 - 版本号：节点的每次变更会使节点的某个版本号增加，包括数据版本号（
version）、子节点版本号（cversion）和 ACL 版本号（aversion）。 - Ticks：多服务器模式下，服务器用 Ticks 定义事件时间，如状态上传、会话超时、节点间连接超时等。Tick 时间通过最小会话超时（2 倍 Tick 时间）间接暴露，若客户端请求的会话超时小于最小会话超时，服务器会将实际会话超时设为最小会话超时。
- 实时时间：ZooKeeper 仅在 ZNode 创建和修改时在状态结构中记录时间戳，不使用实时时间。
6. ZooKeeper 状态结构（Stat Structure）
每个 ZNode 的状态结构包含以下字段：
czxid：创建该 ZNode 的变更的 Zxid。mzxid：最后修改该 ZNode 的变更的 Zxid。pzxid：最后修改该 ZNode 子节点的变更的 Zxid。ctime：该 ZNode 创建的时间（从纪元开始的毫秒数）。mtime：该 ZNode 最后修改的时间（从纪元开始的毫秒数）。version：该 ZNode 数据的变更次数。cversion：该 ZNode 子节点的变更次数。aversion：该 ZNode ACL 的变更次数。ephemeralOwner：若该 ZNode 是临时节点，为其所有者会话 ID；否则为 0。dataLength：该 ZNode 数据字段的长度。numChildren：该 ZNode 的子节点数量。