ZooKeeper数据模型Znode
在ZooKeeper中，数据信息被保存在⼀个个数据节点上，这些节点被称为znode。ZNode 是 Zookeeper 中最⼩数据单位，在 ZNode 下面又可以再挂 ZNode，这样⼀层层下去就形成了一个层次化命名空间ZNode树，我们称为ZNode Tree，它采⽤了类似⽂件系统的层级树状结构进行管理。见下图示例:
image.png
在Zookeeper中，每⼀个数据节点都是一个ZNode，上图根⽬录下有两个节点，分别是app1 和 app2，其中 app1 下⾯又有三个子节点,所有ZNode按层次化进行组织，形成这么⼀颗树，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写⼊数据，也可以在这个节点下面创建子节点。

3.1 ZNode的类型

Zookeeper 节点类型可以分为三大类:

  • 持久性节点(Persistent)
  • 临时性节点(Ephemeral)
  • 顺序性节点(Sequential)

在开发中在创建节点的时候通过组合可以生成以下四种节点类型:持久节点、持久顺序节点、临时节点、临时顺序节点。
不同类型的节点则会有不同的生命周期。
持久节点（createPersistent）:是Zookeeper中最常见的⼀种节点类型，所谓持久节点，就是指节点被创建后会一直存在服务器，直到删除操作主动清除。
持久顺序节点（createPersistentSequential）:就是有顺序的持久节点，节点特性和持久节点是一样的，只是额外特性表现在顺序上。 顺序特性实质是在创建节点的时候，会在节点名后面加上⼀个数字后缀，来表示其顺序。
临时节点（createEphemeral）:就是会被⾃动清理掉的节点，它的生命周期和客户端会话绑在一起，客户端会话结束，节点会被删除掉。与持久性节点不同的是，临时节点不能创建⼦节点。
临时顺序节点（createEphemeralSequential）:就是有顺序的临时节点，和持久顺序节点相同，在其创建的时候会在名字后面加上数字后缀。

事务ID
⾸先，先了解，事务是对物理和抽象的应用状态上的操作集合。往往在现在的概念中，狭义上的事务通常指的是数据库事务，⼀般包含了一系列对数据库有序的读写操作，这些数据库事务具有所谓的ACID特性，即原子性(Atomic)、⼀致性(Consistency)、隔离性(Isolation)和持久性(Durability)。
而在ZooKeeper中，事务是指能够改变ZooKeeper服务器状态的操作，我们也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、数据节点内容更新等操作。对于每一个事务请求，ZooKeeper都会为其分配一个全局唯一的事务ID，⽤ZXID来表示，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中可以间接地识别出ZooKeeper处理这些更新操作请求的全局顺序
zk中的事务指的是对zk服务器状态改变的操作(create,update data,更新字节点);zk对这些事务操作都会编号，这个编号是⾃增长的被称为ZXID。

3.2 ZNode的状态信息

  1. #使用bin/zkCli.sh 连接到zk集群
  2. [zk: localhost:2181(CONNECTED) 2] get /zookeeper
  4. cZxid = 0x0
  5. ctime = Wed Dec 31 19:00:00 EST 1969
  6. mZxid = 0x0
  7. mtime = Wed Dec 31 19:00:00 EST 1969
  8. pZxid = 0x0
  9. cversion = -1
  10. dataVersion = 0
  11. aclVersion = 0
  12. ephemeralOwner = 0x0
  13. dataLength = 0
  14. numChildren = 1

整个 ZNode 节点内容包括两部分:节点数据内容和节点状态信息。数据内容是空，其他的属于状态信息。

  1. cZxid 就是 Create ZXID，表示节点被创建时的事务ID。
  2. ctime 就是 Create Time，表示节点创建时间。
  3. mZxid 就是 Modified ZXID，表示节点最后一次被修改时的事务ID。
  4. mtime 就是 Modified Time，表示节点最后⼀次被修改的时间。
  5. pZxid 表示该节点的子节点列表最后⼀次被修改时的事务 ID。只有子节点列表变更才会更新 pZxid，子节点内容变更不会更新。
  6. cversion 表示子节点的版本号。
  7. dataVersion 表示内容版本号。
  8. aclVersion 标识acl版本
  9. ephemeralOwner 表示创建该临时节点时的会话 sessionID，如果是持久性节点那么值为 0 
  10. dataLength 表示数据⻓长度。
  11. numChildren 表示直系⼦节点数。

3.3 Watcher机制

Zookeeper使用Watcher机制实现分布式数据的发布/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，使它们能够做出相应的处理。
在 ZooKeeper 中，引⼊了 Watcher 机制来实现这种分布式的通知功能。ZooKeeper 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Zk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。
整个Watcher注册与通知过程如图所示。
image.png
Zookeeper的Watcher机制主要包括客户端线程、客户端WatcherManager、Zookeeper服务器三部分。
具体⼯作流程为:

  • 客户端在向Zookeeper服务器注册的同时，会将Watcher对象存储在客户端的WatcherManager当中
  • 当Zookeeper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