ZooKeeper的数据结构是怎么样的？-月伴飞鱼

1. 数据模型

Zookeeper 的数据以目录树的形式存储，每个节点称为 ZNode。

类似文件系统的目录和文件结构，ZNode 可以有子节点（临时节点除外）。

ZNode 的特点

唯一路径标识：每个 ZNode 都有一个唯一的路径（如 /parent/child）。
节点存储内容：可以存储小量数据（建议 1 MB 以下），同时包含状态信息（版本号、元数据等）。
原子性操作：数据的读写是一次性完成的，支持完整读写，不支持部分读写。

2. 节点类型

ZNode 在创建时可以指定类型，确定之后不能修改。

Zookeeper 提供以下四种节点类型：

节点类型	特性
持久节点（PERSISTENT）	节点在创建后会一直存在，直到显式删除，不会因为客户端断开或会话结束而消失。
持久顺序节点（PERSISTENT_SEQUENTIAL）	与持久节点相同，但节点名称会带上递增的数字后缀，表示节点创建的顺序（如 `/node0000000001`）。
临时节点（EPHEMERAL）	节点的生命周期与客户端会话绑定，客户端会话关闭后节点自动删除。
临时顺序节点（EPHEMERAL_SEQUENTIAL）	与临时节点相同，但名称会带上递增的数字后缀，节点会在客户端会话结束时删除。

持久节点

节点存储的数据和元信息始终存在，适用于长期存储的配置信息。

临时节点

生命周期与客户端会话绑定。适合存储短暂存在的信息，如分布式锁或 Leader 选举中的状态。

顺序节点

自动添加递增后缀的编号，用于记录创建顺序。适合任务队列或分布式锁排队的场景。

3. ZNode 的附加特性

状态信息

每个 ZNode 除了存储数据，还包含以下状态信息：

版本号（version）：数据或子节点的版本号。
元数据：创建时间戳，最近修改时间戳。
数据长度：节点存储数据的字节长度。

访问控制列表（ACL）

每个 ZNode 配备一个 ACL 列表，用于限制访问权限。

权限分为读（READ）、写（WRITE）、创建（CREATE）、删除（DELETE）和管理（ADMIN）。

4. 观察（Watcher）机制

功能

Watcher 是 Zookeeper 的核心功能，用于监听 ZNode 的数据变化或子节点变化。

当被观察的节点发生指定变化时，客户端会收到通知。

设置观察的操作

exists：观察节点是否存在。
getChildren：观察子节点的变化。
getData：观察节点数据的变化。

触发观察的操作

create：节点创建。
delete：节点删除。
setData：节点数据更新。

Watcher 特点

一次性：Watcher 在触发后即失效，需要重新设置。
轻量级：仅通知客户端节点发生变化，不提供变化的细节。

5. 使用示例

持久顺序节点示例

以下是创建持久顺序节点的示例代码：

String root = "/example";
String createdPath = zk.create(root, root.getBytes(), 
       Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);
System.out.println("Created root node: " + createdPath);

// 创建顺序节点
for (int i = 0; i < 3; i++) {
   String childPath = "/example/node";
   String createdChildPath = zk.create(childPath, childPath.getBytes(),
       Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT_SEQUENTIAL);
   System.out.println("Created child node: " + createdChildPath);
}
zk.close();

输出示例：

Created root node: /example
Created child node: /example/node0000000000
Created child node: /example/node0000000001
Created child node: /example/node0000000002

6. 适用场景

分布式锁
使用临时顺序节点实现锁排队机制。通过观察机制检测锁释放。
服务发现
使用持久节点存储服务注册信息。客户端监听节点，动态更新服务列表。
配置管理
持久节点存储配置数据。通过观察机制，实时通知配置变化。
Leader 选举
使用临时节点存储竞选信息。客户端监听节点变化，动态感知 Leader 状态。

总结

Zookeeper 的数据结构是树形目录模型，ZNode 是存储数据的基本单位，支持持久、临时和顺序节点类型。

通过观察机制和 ACL，Zookeeper 提供了灵活的分布式协调能力，广泛应用于分布式锁、服务发现和配置管理等场景。

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