ZooKeeper的读写流程分析
在了解了ZooKeeper的基本概念后，我们来详细看下ZooKeeper的读写流程，以及ZooKeeper在并发情况下的读写控制。以求对ZooKeeper有进一步的了解。
读流程分析
读流程如下图所示：
image
因为ZooKeeper集群中所有的server节点都拥有相同的数据，所以读的时候可以在任意一台server节点上，客户端连接到集群中某一节点，读请求，然后直接返回。当然因为ZooKeeper协议的原因（一半以上的server节点都成功写入了数据，这次写请求便算是成功），读数据的时候可能会读到数据不是最新的server节点，所以比较推荐使用watch机制，在数据改变时，及时感应到。
写流程分析
写流程如下图所示：
image
当一个客户端进行写数据请求时，会指定ZooKeeper集群中的一个server节点，如果该节点为Follower，则该节点会把写请求转发给Leader，Leader通过内部的协议进行原子广播，直到一半以上的server节点都成功写入了数据，这次写请求便算是成功，然后Leader便会通知相应Follower节点写请求成功，该节点向client返回写入成功响应。
ZooKeeper并发读写情况分析
我们已经知道ZooKeeper的数据模型是层次型，类似文件系统，不过ZooKeeper的设计目标定位是简单、高可靠、高吞吐、低延迟的内存型存储系统，因此它的value不像文件系统那样适合保存大的值，官方建议保存的value大小要小于1M，key为路径。
image
每个数据节点在ZooKeeper中叫做znode，并且其有一个唯一的路径标识，znode节点可以包含数据和子节点。
ZooKeeper的层次模型是通过ConcurrentHashMap实现的，key为path，value为DataNode，DataNode保存了znode中的value、children、 stat等信息。
ZooKeeper的层次模型是通过ConcurrentHashMap实现的，而ConcurrentHashMap是线程安全的Hash Table，它采用了锁分段技术来减少锁竞争，提高性能的同时又保证了并发安全，其结构如下图所示：
image
ConcurrentHashMap由两部分组成，Segment和HashEntry，锁的粒度是Segment，每个Segment 对象包含整个散列映射表的若干个桶，散列冲突时通过链表来解决。
因为插入键 / 值对操作只是在 Segment 包含的某个桶中完成，所以这里的加锁操作是针对（键的 hash 值对应的）某个具体的 Segment，不需要锁定整个ConcurrentHashMap，所以对于ConcurrentHashMap，可以进行并发的写操作，只要写入的Segment不同。而所有的读线程几乎不会因为写操作的加锁而阻塞（除非读线程刚好读到这个 Segment 中某个 HashEntry 的 value 域的值为 null，此时需要加锁后重新读取该值。这便是锁分段技术，保证并发安全的情况下又提高了性能。
对于ZooKeeper来讲，ZooKeeper的写请求由Leader处理，Leader能够保证并发写入的有序性，即同一时刻，只有一个写操作被批准，然后对该写操作进行全局编号，最后进行原子广播写入，所以ZooKeeper的并发写请求是顺序处理的，而底层又是用了ConcurrentHashMap，理所当然写请求是线程安全的。而对于并发读请求，同理，因为用了ConcurrentHashMap，当然也是线程安全的了。总结来说，ZooKeeper的并发读写是线程安全的。
但是对于ZooKeeper的客户端来讲，如果使用了watch机制，在进行了读请求但是watch znode前这段时间中，如果znode的数据变化了，客户端是无法感知到的，这段时间客户端的数据就有一定的滞后性了，只有当下次数据变化后，客户端才能感知到，所以对于客户端来说，数据是最终一致性。
网友评论