设为首页收藏本站

爱吱声

 找回密码
 注册
搜索
查看: 3271|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。
; n. B1 z) t  k( n
% V( _- I/ M( e0 w/ v   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。
5 P6 @; [, |& i; V
' S, W5 d) N: g/ M% y    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。- y  \" t3 D; x9 \$ {8 q1 i
: o" ?( P8 c# j) q9 N. S3 C: E
    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。
2 {  T+ \9 p: B: r! X
3 ]( h# k5 W' d8 x2 i! R    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。
! l) `% |- m- r1 Z4 N  G/ P
  F8 f8 i3 ^4 e) r( @    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。+ @/ i+ W* |9 ~: c
% [7 t: {- Y) z6 f" _
降级
- S  L% \% J- r5 L3 O% K$ U5 D; q  o% f
    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。
" u1 ^: p' i7 }' n# n
- s4 [+ E7 q; F' k6 e. N5 \    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。1 m0 n( N! ~: ^
  u' Z. J6 l* X! Z
    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。" D2 J" ^# i8 l
  s% e+ {& w. p$ ^( c7 z
    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。
, S( x/ l# ~1 V1 |& M. v$ \- _* d8 l+ X5 x3 ~- x. b( s8 Z
选举
" D* v, e5 n: \+ y
8 \( @9 S% d6 `+ }7 o: F    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。- X3 B6 ^; L1 W. a* o

( Q8 i# e& |8 r9 j# [  f. V3 H4 W    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?”
. P9 v5 I$ R# q) Y/ N& ?  i( q( |
( f  N( n! p0 ?0 Q2 s, r1 A    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。”
) r/ }- H& I' R7 l4 Q; t: g8 B* C
7 u, U( }2 W; I3 t- f: t7 s    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。
; f+ J6 N( ^* n4 B  }& k" u" e" O& d. U+ k
    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)。
' z" F, E  I* f
% }+ E+ p! w1 q1 V! O5 B) t. e/ ^    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。# K+ k3 e) F7 W. g1 n* m
' j0 E1 ~) Y- R' C; B, h
    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。
5 i# L! ]0 G5 H, y) J8 Q8 n. m4 ?
0 g1 p1 V3 n3 q4 }  \    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。) R, _3 P1 Z- S9 t  L; R

% Y1 O% Y1 h5 P2 x* H5 c    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。
9 B5 `7 e7 V6 C4 j3 z  w0 R0 S, ]' A4 t& Z8 l* {5 P1 a9 c

: r1 m2 A7 {+ V4 o% |Reference,8 o: x+ D& |* T4 d
8 Y" Y0 Z  k) Y+ D  R
[0] Replica Set Internals Bootcamp: Part I – Elections1 J; q, q0 k% F; W. v' b7 x/ E& W
http://www.kchodorow.com/blog/20 ... p-part-i-elections/
/ Z, w5 d: t; `

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, 2025-9-7 16:29 , Processed in 0.033564 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