目录

  1. ZNode 概述
  2. ZNode 的主要特性
  3. ZNode 的类型与特性
  4. ZNode 的元数据特性
  5. 操作示例
  6. 参考资料

ZNode 概述

ZNode 是 ZooKeeper 数据模型的核心单元，类似于文件系统中的文件或目录。它既可以存储数据，也可以作为路径的一部分组织层次结构。ZNode 的特性使其非常适合分布式协调任务，如配置管理、锁机制和领导者选举。

ZNode 的主要特性

  1. 层次化命名空间
  • ZNode 按树形结构组织，根节点为 /，路径用斜杠分隔（例如 /app/config）。
  • 子节点依赖父节点存在，创建子节点前必须确保父节点已存在。
  1. 数据存储
  • 每个 ZNode 可以存储少量数据，默认最大限制为 1MB。
  • 适合存储键值对、配置信息或状态数据，不适合大文件。
  1. 原子性操作
  • 对 ZNode 的读写操作是原子的，保证数据一致性。
  • 更新操作要么完全成功，要么完全失败。
  1. 版本控制
  • 每个 ZNode 维护版本号（dataVersion），每次数据更新时递增。
  • 支持乐观锁机制，通过指定版本号进行条件更新。
  1. Watcher 机制
  • 客户端可以为 ZNode 设置 Watcher，监听数据变化或子节点变化。
  • Watcher 是一次性的，触发后需重新注册。

ZNode 的类型与特性

ZNode 根据生命周期和行为分为多种类型，每种类型有特定特性：

  1. 持久节点 (Persistent ZNode)
  • 特性：创建后永久存在，除非显式删除。
  • 用途：存储静态配置或长期数据。
  • 创建方式：create /path data。
  1. 临时节点 (Ephemeral ZNode)
  • 特性：与创建它的客户端会话绑定，会话结束（超时或关闭）后自动删除。
  • 限制：不能有子节点。
  • 用途：动态成员管理、分布式锁。
  • 创建方式：create -e /path data。
  1. 顺序节点 (Sequential ZNode)
  • 特性：节点名称自动追加 10 位递增序号（例如 /path0000000001）。
  • 组合：可以是持久顺序或临时顺序节点。
  • 用途：任务队列、唯一标识生成。
  • 创建方式：create -s /path data（持久顺序）或 create -e -s /path data（临时顺序）。
  1. 容器节点 (Container ZNode)（3.5.3+）
  • 特性：持久节点，当最后一个子节点删除时，容器节点自动删除。
  • 用途：管理临时子节点集合。
  • 创建方式：create -c /path。
  1. TTL 节点 (TTL ZNode)（3.6.0+）
  • 特性：持久节点，设置生存时间（TTL），到期后自动删除。
  • 要求：需在服务器配置中启用 TTL 支持（zookeeper.extendedTypesEnabled=true）。
  • 用途：自动清理过期数据。
  • 创建方式：通过 API 指定 TTL（CLI 不直接支持）。

ZNode 的元数据特性

每个 ZNode 都有元数据，记录其状态和历史，客户端可以通过 stat 命令或 API 获取。主要字段包括：

  • czxid：创建时的事务 ID。
  • mzxid：最后修改的事务 ID。
  • ctime：创建时间（毫秒级时间戳）。
  • mtime：最后修改时间。
  • dataVersion：数据版本号，每次 set 操作递增。
  • cversion：子节点版本号，子节点变化时递增。
  • aversion：ACL 版本号，权限变化时递增。
  • ephemeralOwner：临时节点的会话 ID（持久节点为 0）。
  • dataLength：数据字节长度。
  • numChildren：子节点数量。
  • pzxid：子节点最后修改的事务 ID。

元数据的作用

  • 版本控制：dataVersion 用于乐观锁，确保更新时的并发一致性。
  • 临时性标识：ephemeralOwner 跟踪会话归属。
  • 调试：提供节点的历史和状态信息。

操作示例

以下通过 zkCli.sh 展示 ZNode 特性的实际操作。

启动客户端

zkCli.sh -server localhost:2181
  1. 创建持久节点
   create /config "app settings"
   get /config

输出：app settings

  1. 创建临时节点并测试会话
   create -e /temp "session data"
   get /temp
   quit

重新连接后：

   ls /

/temp 已删除。

  1. 创建顺序节点
   create -s /queue "task1"
   create -s /queue "task2"
   ls /queue

输出：[queue0000000001, queue0000000002]

  1. 使用 Watcher
   get -w /config
   set /config "new settings"

输出：

   WATCHER::
   WatchedEvent state:SyncConnected type:NodeDataChanged path:/config
  1. 查看元数据
   stat /config

检查 dataVersion 等字段变化。

参考资料

这是 ZooKeeper ZNode 特性的全面解析，涵盖层次结构、类型和元数据。如果您需要特定特性的深入应用场景（例如顺序节点在队列中的使用），请告诉我！