Zookeeper原理分析之存储结构Snapshot

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默认初始化三个目录："","/zookeeper","/zookeeper/quota"

DataNode表示一个节点，存储了一下信息：

父节点的引用
节点的权限集合
子节点路径集合

Snapshot

Snapshot是datatree在内存中某一时刻的快照，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。

snapshot文件格式

Snapshot是以二进制形式存在在文件的，Snapshot文件的中数据大体可以分为两部分header和body。

public class FileHeader implements Record {
  private int magic;//魔数   常量ZKSN  代表zookeeper snapshot文件
  private int version;//版本　常量2
  private long dbid;//常量 -1
}

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

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数据大小是动态的，其存储分为两部分：

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

	public static void serializeSnapshot(DataTree dt,OutputArchive oa,
            Map<Long, Integer> sessions) throws IOException {
        HashMap<Long, Integer> sessSnap = new HashMap<Long, Integer>(sessions);
        oa.writeInt(sessSnap.size(), "count");
        for (Entry<Long, Integer> entry : sessSnap.entrySet()) {
            oa.writeLong(entry.getKey().longValue(), "id");
            oa.writeInt(entry.getValue().intValue(), "timeout");
        }
        dt.serialize(oa, "tree");
    }

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，表示sessionid和过期时间

把datatree序列化到文件中

    public void serialize(OutputArchive oa, String tag) throws IOException {
        scount = 0;
        serializeList(longKeyMap, oa);
        serializeNode(oa, new StringBuilder(""));
        // / marks end of stream
        // we need to check if clear had been called in between the snapshot.
        if (root != null) {
            oa.writeString("/", "path");
        }
    }

上述代码中的longKeyMap是存储在datatree中的acl权限集合，序列化方式如下：

    private synchronized void serializeList(Map<Long, List<ACL>> longKeyMap,
            OutputArchive oa) throws IOException {
        oa.writeInt(longKeyMap.size(), "map");
        Set<Map.Entry<Long, List<ACL>>> set = longKeyMap.entrySet();
        for (Map.Entry<Long, List<ACL>> val : set) {
            oa.writeLong(val.getKey(), "long");
            List<ACL> aclList = val.getValue();
            oa.startVector(aclList, "acls");
            for (ACL acl : aclList) {
                acl.serialize(oa, "acl");
            }
            oa.endVector(aclList, "acls");
        }
    }

serializeNode表示序列化DataTree中的node节点

    void serializeNode(OutputArchive oa, StringBuilder path) throws IOException {
        String pathString = path.toString();
        DataNode node = getNode(pathString);
        if (node == null) {
            return;
        }
        String children[] = null;
        synchronized (node) {
            scount++;
            oa.writeString(pathString, "path");
            oa.writeRecord(node, "node");
            Set<String> childs = node.getChildren();
            if (childs != null) {
                children = childs.toArray(new String[childs.size()]);
            }
        }
        path.append('/');
        int off = path.length();
        if (children != null) {
            for (String child : children) {
                // since this is single buffer being resused
                // we need
                // to truncate the previous bytes of string.
                path.delete(off, Integer.MAX_VALUE);
                path.append(child);
                serializeNode(oa, path);
            }
        }
    }

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/