ZooKeeper 数据模型和常见命令

ZooKeeper 数据模型

ZNode（数据节点）是 ZooKeeper 中数据的最小单元，每个ZNode上都可以保存数据，同时还是可以有子节点（这就像树结构一样，如下图所示）。可以看出，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人数据，也可以在节点下面创建子节点。这些操作我们后面都会介绍到。 ZooKeeper 数据模型

提到 ZooKeeper 数据模型，还有一个不得不得提的东西就是 事务 ID 。事务的ACID（Atomic：原子性；Consistency:一致性；Isolation：隔离性；Durability：持久性）四大特性我在这里就不多说了，相信大家也已经挺腻了。

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、数据节点内容更新和客户端会话创建与失效等操作。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。

ZNode(数据节点)的结构

每个 ZNode 由2部分组成:

  • stat：状态信息
  • data：数据内容

如下所示，我通过 get 命令来获取 根目录下的 dubbo 节点的内容。（get 命令在下面会介绍到）

  1. [zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 6] get /dubbo    
  2. # 该数据节点关联的数据内容为空
  3. null
  4. # 下面是该数据节点的一些状态信息，其实就是 Stat 对象的格式化输出
  5. cZxid = 0x2
  6. ctime = Tue Nov 27 11:05:34 CST 2018
  7. mZxid = 0x2
  8. mtime = Tue Nov 27 11:05:34 CST 2018
  9. pZxid = 0x3
  10. cversion = 1
  11. dataVersion = 0
  12. aclVersion = 0
  13. ephemeralOwner = 0x0
  14. dataLength = 0
  15. numChildren = 1

这些状态信息其实就是 Stat 对象的格式化输出。Stat 类中包含了一个数据节点的所有状态信息的字段，包括事务ID、版本信息和子节点个数等，如下图所示（图源：《从Paxos到Zookeeper 分布式一致性原理与实践》，下面会介绍通过 stat 命令查看数据节点的状态）。

Stat 类：

Stat 类

关于数据节点的状态信息说明（也就是对Stat 类中的各字段进行说明），可以参考下图（图源：《从Paxos到Zookeeper 分布式一致性原理与实践》）。

数据节点的状态信息说明

测试 ZooKeeper 中的常见操作

连接 ZooKeeper 服务

进入安装 ZooKeeper文件夹的 bin 目录下执行下面的命令连接 ZooKeeper 服务（Linux环境下）（连接之前首选要确定你的 ZooKeeper 服务已经启动成功）。

  1. ./zkCli.sh -server 127.0.0.1:2181

连接 ZooKeeper 服务

从上图可以看出控制台打印出了很多信息，包括我们的主机名称、JDK 版本、操作系统等等。如果你成功看到这些信息，说明你成功连接到 ZooKeeper 服务。

查看常用命令(help 命令)

help 命令查看 zookeeper 常用命令

help 命令

创建节点(create 命令)

通过 create 命令在根目录创建了node1节点，与它关联的字符串是”node1”

  1. [zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 34] create /node1 “node1”

通过 create 命令在根目录创建了node1节点，与它关联的内容是数字 123

  1. [zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 1] create /node1/node1.1 123
  2. Created /node1/node1.1

更新节点数据内容(set 命令)

  1. [zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 11] set /node1 "set node1"

获取节点的数据(get 命令)

get 命令可以获取指定节点的数据内容和节点的状态,可以看出我们通过set 命令已经将节点数据内容改为 “set node1”。

  1. set node1
  2. cZxid = 0x47
  3. ctime = Sun Jan 20 10:22:59 CST 2019
  4. mZxid = 0x4b
  5. mtime = Sun Jan 20 10:41:10 CST 2019
  6. pZxid = 0x4a
  7. cversion = 1
  8. dataVersion = 1
  9. aclVersion = 0
  10. ephemeralOwner = 0x0
  11. dataLength = 9
  12. numChildren = 1

查看某个目录下的子节点(ls 命令)

通过 ls 命令查看根目录下的节点

  1. [zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 37] ls /
  2. [dubbo, zookeeper, node1]

通过 ls 命令查看 node1 目录下的节点

  1. [zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 5] ls /node1
  2. [node1.1]

zookeeper 中的 ls 命令和 linux 命令中的 ls 类似， 这个命令将列出绝对路径path下的所有子节点信息（列出1级，并不递归）

查看节点状态(stat 命令)

通过 stat 命令查看节点状态

  1. [zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 10] stat /node1
  2. cZxid = 0x47
  3. ctime = Sun Jan 20 10:22:59 CST 2019
  4. mZxid = 0x47
  5. mtime = Sun Jan 20 10:22:59 CST 2019
  6. pZxid = 0x4a
  7. cversion = 1
  8. dataVersion = 0
  9. aclVersion = 0
  10. ephemeralOwner = 0x0
  11. dataLength = 11
  12. numChildren = 1

上面显示的一些信息比如cversion、aclVersion、numChildren等等，我在上面 “ZNode(数据节点)的结构” 这部分已经介绍到。

查看节点信息和状态(ls2 命令)

ls2 命令更像是 ls 命令和 stat 命令的结合。ls2 命令返回的信息包括2部分：子节点列表 + 当前节点的stat信息。

  1. [zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 7] ls2 /node1
  2. [node1.1]
  3. cZxid = 0x47
  4. ctime = Sun Jan 20 10:22:59 CST 2019
  5. mZxid = 0x47
  6. mtime = Sun Jan 20 10:22:59 CST 2019
  7. pZxid = 0x4a
  8. cversion = 1
  9. dataVersion = 0
  10. aclVersion = 0
  11. ephemeralOwner = 0x0
  12. dataLength = 11
  13. numChildren = 1

删除节点(delete 命令)

这个命令很简单，但是需要注意的一点是如果你要删除某一个节点，那么这个节点必须无子节点才行。

  1. [zk: 127.0.0.1:2181(CONNECTED) 3] delete /node1/node1.1

在后面我会介绍到 Java 客户端 API的使用以及开源 Zookeeper 客户端 ZkClient 和 Curator 的使用。

参考

  • 《从Paxos到Zookeeper 分布式一致性原理与实践》