本文簡單說說zookeeper的工作機制。

總體來說，客戶端先和zookeeper伺服器建立起一個TCP長連線(session)，之後根據ACL許可權的設定，可在zookeeper伺服器上對目錄和節點(zode)進行操作，同時還可以在節點上註冊watcher事件。下面依次展開說明。

session

客戶端和伺服器之間建立TCP長連線，通過心跳檢測和伺服器保持有效的會話，也能向zookeeper伺服器傳送請求和接收響應，還可以通過該連線接收來自伺服器的watcher事件通知。一個session的建立流程如下：

1.初始化Zookeeper物件；

2.設定會話預設watcher；

3.構造zookeeper伺服器地址列表管理器HostProvider；

4.建立並初始化客戶端網路聯結器ClientCnxn(兩個核心佇列outgoingQueue和pendingQueue)；

5.初始化SendThread(客戶端服務端之間所有IO)和EventThread(客戶端事件處理)；

6.啟動SendThread和EventThread；

7.獲取一個zookeeper伺服器地址；

8.建立TCP連線；

9.構造ConnectRequest請求(通過SendThread放到outgoingQueue)；

10.傳送請求(ClientCnxn從outgoingQueue中取出，序列化向服務端傳送)；

11.接收服務端響應；

12.處理Response(反序列化獲取sessionID)；

13.連線成功；

14.生成SyncConnected-None事件，傳遞給EventThread；

15.查詢watcher，取出步驟2中的watcher放到EventThread佇列中；

16.處理事件；

session有如下4個基本屬性：

sessionID：會話唯一標示；

Timeout：會話超時時間；

Ticktime：下次會話超時時間點(13位long型，相當於當前時間加上TImeout)；

isClosing：是否已被關閉；

zookeeper對session採用分桶管理策略，根據下次超時時間點(Ticktime)進行分配。

znode

znode可分為持久節點

持久節點是一旦被建立，除非主動進行znode移除，否則將一直儲存在zookeeper上。

臨時節點的宣告週期和客戶端會話繫結，一旦客戶端會話失效，那麼客戶端所建立的所有臨時節點都會被移除。

對於每個zonode，zookeeper會為其維護一個stat的資料結構，結構如下：

我們看到stat記錄了znode的三個版本引數，分別為version(znode版本)、cversion(znode子節點的版本)和aversion(znode的acl版本)。在客戶端對znode節點進行修改操作時，zookeeper是用過樂觀鎖來實現版本控制的，即先比對當前版本version和操作的版本是否一致，如不一致則拒接，並丟擲BadVersionException異常。

watcher

watcher(事件監聽器)是zookeeper中的一個重要特性，允許使用者在指定節點上註冊一些watcher，在一些特定事件觸發的時候zookeeper服務端會將事件通知到感興趣的客戶端，該機制是zookeeper實現分散式協調服務的重要特性。

watcher通知狀態和事件型別：

watcher的工作機制，大體上分為三個階段：客戶端註冊watcher、服務端處理watcher和客戶端回撥watcher。客戶端先將watcher物件轉交給ZKWatchManager，並最終儲存到一個Map<String , Set<Watcher>>型別的物件dataWatches中，將資料節點路徑和watcher物件對映起來。事件發生時，服務端會將通知狀態(KeeperState)、事件型別(EventType)以及節點路徑(Path)封裝成一個WatchedEvent物件，然後從watcherTable中取出對應的watcher並刪除，呼叫process()介面觸發watcher。客戶端接收到WatchedEvent物件，反序列化並處理。

需要注意的一點是，watcher事件有一次性的特點。即一旦一個watcher事件觸發，zookeeper就會將其移除，因此開發人員需要注意是watcher需要反覆註冊。不過值得慶幸的是在實際開發中我們不需要直接編寫相關程式碼，zookeeper的兩大客戶端zkClient和curator都已近幫我們實現自動再註冊了。

ACL

acl(Access Control Lists)策略用來進行許可權控制，zookeeper支援如下4種許可權模式：

IP：通過IP地址來進行許可權控制；

Digest：通過"username:password"許可權標示來進行許可權控制；

World：對所有使用者開放許可權，可看做特殊的Digest模式"world:anyone"；

Super：超級管理員許可權，可對任何許可權控制的節點操作；

其中中定義瞭如下5種許可權：

create：建立子節點許可權

read：獲取節點資料和子節點列表許可權

write：更新節點資料許可權

delete：刪除子節點許可權

admin：設定節點acl許可權

TXID

對於來自客戶端的每個更新請求，zookeeper都會分配一個全域性唯一的遞增編號，這個編號反應了所有事務操作的先後順序，這就是txid。

TXID是一個64位的數字，其中低32位可看做是一個簡單的單調遞增的計數器，針對客戶端的每個事務請求，leader伺服器在產生一個新的事務proposal的時候，都會對該計數器進行加1操作；而高32位則代表了leader週期epoch的編號，每當選舉產生一個新的leader伺服器，就會從這個leader伺服器上取出其本地日誌中最大事務proposal的ZXID，並從該ZXID中解析出對應的epoch值，然後再對其進行加1操作，之後就會依次編號作為新的epoch，並將低32位置0來生成新的ZXID。zookeeper通過epoch編號來區分leader週期變化，能有效地避免不同的leader伺服器錯誤使用相同的ZXID編號提出不一樣的事務。