设为首页收藏本站

爱吱声

 找回密码
 注册
搜索
查看: 3478|回复: 0
打印 上一主题 下一主题

[信息技术] Replica Set 选举过程

[复制链接]

该用户从未签到

跳转到指定楼层
楼主
发表于 2012-9-18 12:59:07 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
    在MongoDB中,为了提高系统的可用性(availability)和数据的安全性,每一个shard被存储多份,每个备份所在的servers,组成了一个replica set。4 y4 q6 c' N0 Z5 n/ U/ K# q1 i
  `, G. P1 G$ t* f8 j" s
   这个replica set包括一个primary DB和多个secondary DBs。Primary DB由replica set中的所有servers,共同选举产生。当这个primaryDB server出错的时候,可以从replica set中重新选举一个新的primaryDB,从而避免了单点故障。: u" g5 Y9 R* {" u2 ^, |8 O
+ o9 `- H3 v8 z2 t4 H
    因此,了解replica set的运行机制,首先就要了解,在replica set中,primary是如何被选举出来的。
' ~$ r6 ^3 i( [6 ~* {! w& o
# O- q8 S0 I. J+ P    假设我们的replica set有三个节点:X,Y和Z。这三个节点每2秒会各自向其它两个节点发送一个心跳检测请求。比如X节点向Y和Z节点各发送了一个心跳检测请求,在正常情况下,Y、Z会做出回复,这个回复包含了Y和Z的自身信息,这个信息主要包括:它们现在是什么角色(primary 还是 secondary),他们是否能够成为 primary,他们当前时钟时间等等。+ V$ r# c% t; _  `

' l, g0 t" @- V7 p  [! _    X节点在收到回复后,会更新自己的一个状态映射表,更新的内容包括:是否有新的节点加入或有老的节点宕机了,这个请求的网络传输时间等等。7 o0 ?+ {  r4 S! j% h& f( ^

: E5 Q  }) z7 s4 V# b    这个时候,如果X的映射表发生了变化,X会进行如下一些判断:如果X是 primary,而replica set中的某个节点出现了故障,X要确认它是否可以和replica set中的大多数节点通信,如果不能与大多数节点通信,那么存在如下两种可能,一种是绝大多数的servers都出现了故障,比如宕机了;另外一种,就是replica set中网络断开,形成多个节点集群,每个集群都不知道自己被孤立了,这种情况下,每个节点集群,都会选出自己的primary,从而导致整个replica set中,出现数据不一致。为了防止第二种情况的出现,一旦X发现自己不能与大多数节点通信,那么它会把自己从 primary 降级为 secondary。
4 w: W8 t0 |! W' _: f. B- B. K9 d
: A7 a2 p: W; u3 y降级) A- p+ D# m* G' C$ U% |2 Z; k" t
) |6 _4 O  _! J2 x' J/ _, S
    在 MongoDB 中,写操作默认是 fire-and-forget 模式,也就是说执行写操作的时候不关心是否写入成功,用户发完写操作的请求后,就认为操作成功了。
" U; ]) a2 D  C; d2 |& f6 h7 j4 Y% _7 I2 M
    在X节点从 primary 降级为 secondary 的时候,会存在一些问题:如果用户正在执行fire-and-forget 模式下的写操作,这个时候 primary 降级了,但是用户并不知道primary 已经降级成为 secondary 了,继续不停的发送写操作请求给这个primary节点。这个刚刚从primary降级为 secondary 的节点,本来可以发送一个信息给用户,“我是secondary,不能执行写操作了”,但是由于当前的写操作是在fire-and-forget 模式下,用户不会接收回复消息,所以用户不知道这次写入已经失败了。2 w6 X0 c8 c$ M+ ~

7 Y- {% Q  |' B7 y" d; q. H    你可能会说,“那我们使用安全写入不就行了”,安全写入意思是说等待服务器返回成功后用户才认为写成功了,但是这对写操作的性能是有损失的。% K0 v# h  t! k( v1 ?
  a2 M+ [- g$ ^' |6 q
    所以,在一个 primary 降级成为 secondary 后,它会将和用户之间的所有连接关闭,这样用户在下一次写入的时候就会出现 socket 错误。而客户端在发现这个错误之后,就会重新向replica set获取新的 primary 的地址,并将后续的写操作都往新的primary上写入。
, W* y1 E( F( q! t) h
2 n$ G2 Q7 s0 Y! Q/ s8 S8 b$ Q1 e选举
0 M! d9 D, j9 `8 j& N9 v$ a0 P$ s; v1 n  X& Y# G! v/ i
    我们回头再来看心跳检测:如果X是一个 secondary节点,就算X上的状态映射表没有发生变化, X也会定时向replica set中的其他节点发消息,检测是否需要选举自己成为 primary。检测的内容包括:replica set集群中,是否有其它节点认为自己是 primary?X节点自己是否已经是 primary?X节点是不是没有资格被选举为 primary?如果以上问题中的任何一个回答是否定的,X节点就不会把自己变成primary,然后隔一段时间继续向replica set中的其他节点发消息,检测上述问题。
: ]+ N% p, e( Z
! S  M+ x3 X# E6 J    当确实需要选举一个primary时,X就会发起选举的第一个步骤,X节点会向Y、Z节点发出一条消息,“我想竞选primary,你们觉得怎么样?”) z& j( q* l4 a" G
9 T4 \: G6 q: E. K# B
    当Y和Z收到X发送的消息时,它们会进行下面几项检测:Y和Z是否已经知道replica set集群中有一个 primary了?Y和Z自己的数据是否比X节点的数据更新?Y和Z是否知道有其它节点的数据比X节点的数据更新?如果每一项检测都不满足,就说明X最适合作为primary,Y和Z暂时回复一条消息,“继续进行”。如果Y和Z发现上述的问题,有任何一条满足,就说明X不能作为primary,它们会回复“停止选举。”
0 t; E6 I& |6 N: O  a/ y2 h5 L
( G( l5 F4 f" }6 l    X从Y和Z收到的回复消息,如果其中任何一个节点发送的是“停止选举”,那么X会立刻取消选举,继续作为secondary节点运行。2 \4 Q# [- ~) ~( h9 x0 |
+ M+ l0 V  y* H! T' n
    X从Y和Z收到的回复消息,如果全都是“继续进行”,X就会进入选举的第二阶段(也是最后一个阶段)。" j7 t0 O% b5 d9 I! {4 u

% i  b% n. s0 p4 J3 b    在第二阶段中,X向其它节点发送一条消息,“我正式宣布我当选了,已经是primary了”,这时,Y和Z节点会进行最后一轮确认:之前验证过的所有条件现在还成立么?如果确实如此,Y和Z节点投出赞成票,允许X当选为primary,同时X得到了election lock。Election lock会限制Y和Z在30秒内不会再做其它投票决定。, J  }3 ?7 ?- }6 B, d
! b9 h4 M7 K0 L) G8 X+ R" O
    如果Y或者Z节点的最后一轮确认没有通过,它们会投一个否决票。只要有一个否决票,选举就失败了。* f% y+ u. ^3 ~/ S. j
- j1 e. b9 ]0 v# x
    假设Y赞成X成为primary,但是Z投了否决票,那么X就不能当选为primary了。这时,如果Z想发起选举,选自己担任primary,那么Z就必须获得X的赞成票才可以当选。Z必须获得X的赞成票的原因是,Y给X投了赞成票之后,得到了election lock,因此,30秒内Y不能再为其他选举投票了,也就是说30秒内不能为Z发起的选举进行投票。这时,只剩下X能为Z的选举请求进行投票了。
5 p* Q9 {: k* c! a& b
2 F$ d4 f% d' Y  V! Y7 d    所以投票的规则是这样的:如果没有人投否决票,并且选举对象获得的赞成票超过半数,那么选举对象就能够成为 primary。0 s* U1 G" H' c0 z) [

" M% o0 F7 @$ n$ o3 k: E7 |5 l) x" E
- y- u* f0 ^# i. _1 {* dReference,
, N" X2 t6 d5 q2 j: v$ \
* H9 |' A/ M; m2 u6 N3 k* q# @[0] Replica Set Internals Bootcamp: Part I – Elections8 O$ R6 S  Y) ~* [! }2 Q( U
http://www.kchodorow.com/blog/20 ... p-part-i-elections/
* M# ]& T* p8 v2 F- ]

评分

参与人数 1爱元 +10 学识 +5 收起 理由
不爱吱声 + 10 + 5 谢谢!有你,爱坛更精彩

查看全部评分

手机版|小黑屋|Archiver|网站错误报告|爱吱声   

GMT+8, 2025-12-18 17:49 , Processed in 0.028621 second(s), 18 queries , Gzip On.

Powered by Discuz! X3.2

© 2001-2013 Comsenz Inc.

快速回复 返回顶部 返回列表