设为首页收藏本站

爱吱声

 找回密码
 注册
搜索
查看: 3445|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。
9 B. t$ G! R+ x& a2 g- ]6 [8 Q0 f% ]- F$ b" B4 o
   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。( S5 ~5 t" N& `3 ?
% [9 [" D1 W) Y( D
    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。) Y7 U: q3 q& c4 b4 x! |1 C

4 W( o$ {( D) U# N: R6 ~% J& E7 {    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。# L# k$ T- N' T2 Y+ z* P4 u

$ ^3 T9 C4 y- N2 p9 g- O    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。
9 g( y3 Q4 T+ c% W
5 i: d+ e) V  l5 Z    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。9 Z1 j2 A: I/ ?2 j" L
' L+ N- F' p" A' X
降级# M: K) P# m- ]. H3 l6 z
% |6 k" A! o: z0 |" y
    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。3 @" X: P) g9 `2 M

" g6 g6 X" O3 ^2 c( H6 o3 y    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 K* R0 a! i& ^; W7 x& _1 H( o- F( [, B( N7 i
    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。
. r7 j: \- i4 r+ d0 g3 d
  O2 a; [% @6 k/ U    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。5 p0 J3 I2 a3 s; M5 g
3 g$ \% g# v; j3 ~  x
选举) r1 `  O  G% y9 W

0 r1 ^1 h; |4 J  s2 p& }    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。
" a8 d  \/ n: P2 \" R5 k% i% n
* f* e0 K1 O' L3 y    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?”' x' A! P* N" W( ^$ b: ^$ U
1 v; \7 L* N( t* t8 T2 w2 L8 N
    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。”
" O% u7 C( m0 ~4 b
7 F, d. Z( r/ p& k2 B2 D: B( `    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。0 i7 c2 \2 c' g, d7 g# k1 Y0 s

+ o7 Q$ K) `7 M. _0 u  `7 e) }    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)。
0 d" t0 ], T; S5 B6 p* H* ~6 @# \/ {9 ~
    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。/ T) s; f8 o4 K/ D* b
) I0 l; f* I+ T  h$ t
    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。
' Z* \5 S- ^2 T! k( p
/ M% z, Z% Z8 I% H' \    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。
. P5 _5 D+ Q8 {: F5 B- m4 L9 g7 P1 o2 p9 t5 F1 p! S3 ^7 R& X
    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。
4 _3 B5 q) U& g5 F! w2 \3 b& B6 H' r: N- k

+ s0 D7 P' J2 w* rReference,
" N8 l# p& e5 G7 K6 [! h0 t0 t) [2 ^2 q0 Y6 t  k. z5 w5 W* I
[0] Replica Set Internals Bootcamp: Part I – Elections  q+ H( K  Y2 A$ a% N3 ]& }) V
http://www.kchodorow.com/blog/20 ... p-part-i-elections/7 l4 H: j5 g* M, c8 A

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, 2025-12-4 07:38 , Processed in 0.026981 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