一、核心概述
Zookeeper 的持久化机制核心用于保障数据可靠存储，相关类集中在 org.apache.zookeeper.server.persistence 包下，核心围绕事务日志（TxnLog）和快照（Snapshot）展开，本次重点分析事务日志相关的 TxnLog 接口与实现类 FileTxnLog。
二、持久化总体框架（核心类 / 接口）
| 类 / 接口 | 类型 | 核心作用 |
| TxnLog | 接口 | 定义事务日志的核心操作规范（读写、回滚、获取最新 zxid 等） |
| FileTxnLog | 类（实现 TxnLog） | 事务日志的具体实现，提供访问事务日志的 API，处理日志的追加、读取、提交等 |
| Snapshot | 接口 | 定义快照持久化的规范 |
| FileSnap | 类（实现 Snapshot） | 快照的具体实现，负责快照的存储、序列化、反序列化与访问 |
| FileTxnSnapLog | 类 | 封装 TxnLog 和 Snapshot，统一提供持久化操作入口 |
| Util | 工具类 | 提供持久化所需的辅助 API（如数据序列化、解析等） |
| FileHeader | 类 | 日志文件头部结构定义 |
三、TxnLog 接口核心规范
TxnLog 是事务日志的顶层接口，定义了 4 个核心操作方法，同时包含日志读取迭代器 TxnIterator：
rollLog()：回滚当前正在追加的日志。append(TxnHeader hdr, Record r)：向事务日志中追加一条事务（包含事务头和事务体），返回是否追加成功。read(long zxid)：从指定 zxid 开始读取事务日志，返回日志迭代器TxnIterator。getLastLoggedZxid()：获取日志中记录的最后一个事务的 zxid（最新事务 ID）。
四、FileTxnLog 核心细节（实现类）
1. 日志文件（LogFile）格式
日志文件分为 3 部分，结构清晰：
plaintext
LogFile = FileHeader + TxnList + ZeroPad
- FileHeader（文件头部）：4 字节 magic（标识 “ZKLG”） + 4 字节 version（版本） + 8 字节 dbid（数据库 ID）。
- TxnList（事务列表）：多个事务按顺序排列，单个事务格式为
Txn = checksum（校验和） + Txnlen（事务长度，4字节） + TxnHeader（事务头） + Record（事务体） + 0x42（结束标识）。
- TxnHeader（事务头）：8 字节 sessionid + 4 字节 cxid + 8 字节 zxid + 8 字节 time + 4 字节 type（事务类型）。
- ZeroPad（填充字段）：文件预分配阶段，用 0 填充至文件大小为 64MB（不满时补 0）。
2. 核心函数功能与流程
（1）append 函数：追加事务日志
- 核心作用：将事务头（TxnHeader）和事务体（Record）写入日志文件。
- 关键步骤：
- 校验 TxnHeader 非空，否则返回失败。
- 初始化日志流（logStream）、FileHeader，序列化 FileHeader 写入文件。
- 强制刷新流，确保数据暂存磁盘。
- 填充 0 至文件达到 64MB（调用 padLog 函数）。
- 序列化事务头和事务体为 ByteBuffer（通过 Util.marshallTxnEntry）。
- 用 Checksum 算法校验 ByteBuffer，确保数据完整性。
- 将校验后的 ByteBuffer 写入磁盘，返回成功。
（2）getLogFiles 函数：获取并筛选日志文件
- 核心作用：筛选出 “zxid≤指定 snapshotZxid” 的所有日志文件，并排序。
- 关键步骤：
- 按 zxid 升序排序所有日志文件。
- 遍历找到最大的 “≤snapshotZxid” 的 logZxid。
- 筛选出 zxid≥logZxid 的所有日志文件，返回结果。
- 辅助函数：
sortDataDir（按 zxid 升 / 降序排序日志文件）、getZxidFromName（从文件名解析 zxid）。
（3）getLastLoggedZxid 函数：获取最新事务 zxid
- 核心作用：找到日志中最后一条事务的 zxid（最新事务 ID）。
- 关键步骤：
- 获取排序后的日志文件，取最后一个文件的 zxid 作为候选最大值。
- 读取该候选 zxid 之后的所有事务。
- 遍历事务提取 zxid，返回最大的那个（即最新 zxid）。
- 依赖：调用
read()生成FileTxnIterator（TxnIterator 子类），通过init()、goToNextLog()、next()迭代读取事务。
（4）commit 函数：提交事务日志至磁盘
- 核心作用：确保日志数据真正持久化到磁盘，避免丢失。
- 关键步骤：
- 强制刷新 logStream 至磁盘。
- 遍历所有待刷新流（streamsToFlush）并刷新。
- 若需强制同步，计算流耗时并告警。
- 移除并关闭所有流。
（5）truncate 函数：清空指定 zxid 之后的日志
- 核心作用：删除所有 zxid 大于 “给定 zxid” 的事务日志，用于数据回滚或清理。
（6）next 函数（FileTxnIterator 中）：迭代读取下一条事务
- 关键步骤：
- 读取事务的 crcValue（校验值）。
- 用 CRC32 算法校验事务数据，与 crcValue 比对，不一致则抛异常。
- 反序列化事务头和事务体，确定事务类型并存储。
- 读取异常时关闭流，尝试读取下一条事务。
五、核心要点总结
- 事务日志核心流程：通过
append追加日志 →Checksum校验数据完整性 →commit提交至磁盘 →read迭代读取 →truncate清理过期日志。 - 关键保障：日志文件固定 64MB（ZeroPad 填充）、事务校验（crcValue + CRC32）、强制刷新流，确保数据可靠。
- 核心依赖：
TxnHeader（事务元信息）、Record（事务数据，需实现序列化）、zxid（事务唯一标识，用于日志排序和定位）。 - 核心函数作用：
append：日志写入；commit：日志持久化；getLastLoggedZxid：定位最新事务；truncate：日志清理；getLogFiles：日志筛选排序。
