zookeeper原理解析-数据存储

Zookeeper内存结构

Zookeeper是怎么存储数据的，什么机制保证集群中数据是一致性，在网络异常，当机以及停电等异常情况下恢复数据的，我们知道数据库给我们提供了这些功能，其实zookeeper也实现了类似数据库的功能。

1.      Zookeeper内存结构

Zookeeper数据在内存中的结构类似于linux的目录结构

DataTree代表这个目录结构， DataNode代表一个节点
         DataTree:
                   默认初始化三目录
                  1）""
          2) "/zookeeper"
         3) "/zookeeper/quota"
         DataNode
                   表示一个节点
                 1） 存储了父节点的引用
                 2） 节点的权限信息
                 3） 子节点路径集合

Snapshot

Snapshot是datatree在内存中某一时刻的影像，zookeeper有一定的机制会定时生成datatree的snapshot。FileSnap实现了SnapShot接口负责将数据写入文件中，下面我们来看看snap相关内容。

2.1 snapshot文件格式

   Snapshot是以二进制形式存在在文件的，我们用ue打开一个新的snapshot文件

Snapshot文件的中数据大体可以分为两部分header和body。

Header数据格式:

FileHeader{
   int magic  //魔数   常量ZKSN  代表zookeeper snapshot文件
   int  version  //版本  常量 2
   long   dbid   //dbid  常量 -1
}

这里很奇怪 version和dbid都是常量，那还有什么意思，也许是保留字段为后续版本使用。

由头部字段可以计算出头部信息占用 4 + 4 + 8 =16bit的固定长度

5A 4B 53 4E 就是魔术ZKSN

00 00 00 02 就是dbid号2

FF FF FF FF FF FF FF FF就是十六进制的-1

public voidserialize(OutputArchive oa, String tag) throws IOException {
        scount = 0;
        serializeList(longKeyMap, oa);
        serializeNode(oa, newStringBuilder(""));
        if (root != null) {
            oa.writeString("/","path");
        }
    }

2.1)序列化longKeyMap是存储在datatree中的acl权限集合
           readInt("map") //acl的映射个数？
        while (map > 0) {
            readLong("long") //这个long值longKeyMap的key，作用？是这一组acl的key
         readInt（"acls"）
         while (acls) {
              readInt("perms")
           readString("scheme")
           readString("id")
           }
     }
2.2)存储datatree中数据节点
        readString("path")//第一个datanode ""
    while(!path.equals("/")) {   //  "/"代表路径结束
           readRecord(node, "node")包括：
           readBuffer("data")
           readLong("acl")
           deserialize(archive,"statpersisted") 状态存储包括:
                          readLong("czxid")  //createNode时事务号
                            readLong("mzxid")  //createNode时与Czxid同,setData时的事务号
                            readLong("ctime")  // 创建节点时间
                            readLong("mtime")  //createNode时与ctime相同，setData时间
                            readInt("version")  //createNode版本为0，setData的数据版本号
                            readInt("cversion") //createNode版本为0，增加/删除子节点时父节点+1
                            readInt("aversion") //createNode版本为0，setACL时节点的版本号
                            readLong("ephemeralOwner") // 临时节点表示sessionid,非临时节点这个值为0
                            readLong("pzxid")  //createNode时与Czxid同,增加/删除子节点时为子节点事务号
        readString("path") //读取下一个路径
  }
3）  文件尾部校验数据
00 00 00 01 2F  snapshot文件结尾5位数据用来校验snapshot文件是否有效
   00 00 00 01一个int的数值就是数字1，代表后面1一个字符数据
   2F 就是snapshot的结束符/

Body数据格式：

Snapshot文件中头部信息之后，紧接着就是body部分的信息，body数据大小是动态不是固定。

1） Map<Long, Integer> sessionWithTimeoutbody信息前面部分存储的是内存中活着的session以及session的超时时间

oa.writeInt(sessSnap.size(),"count");

for (Entry<Long, Integer> entry :sessSnap.entrySet()) {

oa.writeLong(entry.getKey().longValue(), "id");

oa.writeInt(entry.getValue().intValue(),"timeout");

}

由上面序列到文件代码可以看出先写入一个int类型字段用来存储sessionWithTimeout的个数，然后在遍历集合以一个long一个int的形式写入

2） 紧接着就是对datatree序列化到文件了

我们看下datatree的序列化方法

4）Snapshot序列化

5）Snapshot反序列化