标签：选主 选举 ID Master 架构师 节点 集群 ElasticSearch

1 Master选举核心设计思想

Discovery模块：负责发现集群中的节点，以及选择主节点。ES支持多种不同Discovery类型选择，内置的实现称为Zen Discovery。

Zen Discovery封装了节点发现（Ping）、选主等实现过程。

Master选举核心设计思想：所有分布式系统都需要以某种方式处理数据一致性问题。一般情况下，可以将策略分为两种：

1. 避免数据不一致【ES】

2. 事后处理不一致数据【事后补偿】，适用场景下非常强大，但对数据模型有比较严格的限。

Elastic选出主节点Master，Master的职责是什么？这里采用的共识算法主要在共识什么数据？保证什么数据的一致性！

2 选举采用什么算法

在主节点选举算法的选择上，基本原则是不重复造轮子。最好实现一个众所周知的算法，这样的好处是其中的优点和缺陷是已知。

1. Bully算法

假定所有节点都有一个唯一的ID，使用该ID对节点进行排序。任何时候的当前Leader都是参与集群的最高ID节点。

优点：易于实现

缺点：当拥有最大ID的节点处于不稳定状态的场景下会有问题。

例如，Master负载过重而假死，集群拥有第二大ID的节点被选为新主，这时原来的Master恢复，再次被选为新主，然后又假死……

ES 通过推迟选举，直到当前的 Master 失效来解决上述问题，只要当前主节点不挂掉，就不重新选主。

但是容易产生脑裂（双主），为此，再通过“法定得票人数过半”解决脑裂问题。

2. Paxos算法

Paxos非常强大，尤其在什么时机，以及如何进行选举方面的灵活性比简单的Bully算法有很大的优势，因为在现实生活中，存在比网络连接异常更多的故障模式。

Paxos 实现起来非常复杂。

3. Raft算法

3 选举的三条件与一配置：

三个条件

1. 参选人数过半：达到 quorum（多数）后就选出了临时的主

为什么是临时的？每个节点运行排序取最大值的算法，结果不一定相同。

举个例子，集群有5台主机，节点ID分别是1、2、3、4、5。当产生网络分区或节点启动速度差异较大时，节点1看到的节点列表是1、2、3、4，选出4；节点2看到的节点列表是2、3、4、5，选出5。结果就不一致了怎么办？

2. 得票数需过半：某节点被选为主节点，必须判断加入它的节点数过半，才确认Master身份。

3. 当探测到节点离开事件时，必须判断当前节点数是否过半：

如果达不到 quorum，则放弃Master身份，重新加入集群。

为什么这么做？如果不这么做，则设想以下情况：假设5台机器组成的集群产生网络分区，2台一组，3台一组，产生分区前，Master位于2台中的一个，此时3台一组的节点会重新并成功选取Master，产生双主，俗称脑裂。

怎么做？怎么判断当前节点数是否过半？集群并不知道自己共有多少个节点。quorum值从配置中读取，我们需要设置配置项：discovery.zen.minimum_master_nodes

一配置：与选主过程相关的重要配置。

discovery.zen.minimum_master_nodes：最小主节点数，这是防止脑裂、防止数据丢失的极其重要的参数。

这个参数的实际作用早已超越了其表面的含义。除了在选主时用于决定“多数”，还用于多处重要的判断，至少包含以下4个位置：

1. 触发选主 进入选主的流程之前，参选的节点数需要达到法定人数。

2. 决定Master 选出临时的Master之后，这个临时Master需要判断加入它的节点达到法定人数，才确认选主成功。

3. gateway选举元信息 向有Master资格的节点发起请求，获取元数据，获取的响应数量必须达到法定人数，也就是参与元信息选举的节点数。

4. Master发布集群状态 发布成功数量。

为了避免脑裂，它的值应该是半数以上（quorum）：（master_eligible_nodes / 2） + 1

例如，如果有3个具备Master资格的节点，则这个值至少应该设置为（3/2）+ 1 = 2。

4 Master选举流程

ZenDiscovery的选主过程如下：

每个节点计算最小的已知节点ID，该节点为临时Master。向该节点发送领导投票。

如果一个节点收到足够多的票数，并且该节点也为自己投票，那么它将扮演领导者的角色，开始发布集群状态。

所有节点都会参与选举，并参与投票，但是，只有有资格成为Master的节点（node.master为true）的投票才有效。获得多少选票可以赢得选举胜利，就是所谓的法定人数。在 ES 中，法定大小是一个可配置的参数。配置项：discovery.zen.minimum_master_nodes。

为了避免脑裂，最小值应该是有Master资格的节点数n/2+1。

5 整体流程

选举临时Master

如果本节点当选，则等待确立Master

如果其他节点当选，则尝试加入集群

然后启动节点失效探测器

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来源： https://blog.csdn.net/chongfa2008/article/details/121995247

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