ElasticSearch——详解主从模式，以及主节点的选取算法（二）

参考源：详解主从模式，以及主节点的选取算法

整体流程可以概括为：

• 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。

具体如下图所示：

执行本流程的线程池为：generic。
下面具体分析每个步骤的实现。

选举临时Master

选举过程的实现位于 ZenDiscovery#findMaster。该函数查找当前集群的活跃 Master，或者从候选者中选择新的Master。如果选主成功，则返回选定的Master，否则返回空。

为什么是临时Master？因为还需要等待下一个步骤，等该节点的得票数足够时，才确立为真正的Master。

临时Master的选举过程如下：

"ping”所有节点，

获取节点列表fullPingResponses，ping结果不包含本节点，把本节点单独添加到fullPingResponses中。

构建两个列表。

activeMasters列表：

存储集群当前活跃Master列表。遍历第一步获取的所有节点， 将每个节点所认为的当前Master节点加入activeMasters列表中（不包括本节点）。在遍历过程中，如果配置了discovery.zen.master_election.ignore_non_master_pings 为true（默认为false），而节点又不具备Master资格，则跳过该节点。

具体流程如下图所示：

这个过程是将集群当前已存在的Master加入activeMasters列表，正常情况下只有一个。如果集群已存在Master，则每个节点都记录了当前Master是哪个，考虑到异常情况下，可能各个节点看到的当前
Master不同。
在构建activeMasters列表过程中，如果节点不具备Master资格，则可以通过ignore_non_master_pings选项忽略它认为的那个Master。

masterCandidates列表

存储master候选者列表。
遍历第一步获取列表，去掉不具备Master资格的节点，添加到这个列表中。

选举

如果activeMasters为空，则从masterCandidates中选举，结果可能选举成功，也可能选举失败。
如果不为空， 则从activeMasters中选择最合适的作为Master。

整体流程如下图所示：

从masterCandidates中选主

与选主的具体细节实现封装在ElectMasterService类中，例如，判断候选者是否足够，选择具体的节点作为Master等。
（一）从masterCandidates中选主时，首先需要判断当前候选者人数是否达到法定人数，否则选主失败。

（二）当候选者人数达到法定人数后，从候选者中选一个出来做Master：这里只是将节点排序后选择最小的节点作为Master。排序时使用自定义的比较函数 MasterCandidate::compare，早期的版本中只是对节点 ID 进行排序，现在会优先把集群状态版本号高的节点放在前面。

compare内部的节点比较函数compareNodes的实现：对于排序效果来说，如果传入的两个节点中，有一个节点具备 Master 资格，而另一个不具备，则把有 Master 资格的节点排在前面。如果都不具备Master资格，或者都具备Master资格，则比较节点ID。
但是，masterCandidates列表中的节点都是具备Master资格的。compareNodes比较函数的两个if判断是因为在别的函数调用中会存在节点列表中可能存在不具备Master资格节点的情况。因此此处只会比较节点ID。

从activeMasters列表中选择

该列表存储着集群当前存在活跃的Master，从这些已知的Master节点中选择一个作为选举结果。
选择过程非常简单，取列表中的最小值，比较函数仍然通过compareNodes实现，activeMasters列表中的节点理论情况下都是具备Master资格的。

投票与得票的实现

在ES中，发送投票就是发送加入集群（JoinRequest）请求。
得票就是申请加入该节点的请求的数量。
收集投票，进行统计的实现在ZenDiscovery#handleJoinRequest方法中，收到的连接被存储到
ElectionContext#joinRequestAccumulator中。
当节点检查收到的投票是否足够时，就是检查加入它的连接数是否足够，其中会去掉没有Master资格节点的投票。

确立Master或加入集群

选举出的临时Master有两种情况：该临时Master是本节点或非本节点。两种情况需要单独处理。
现在准备向其发送投票。

如果临时Master是本节点：

（1）等待足够多的具备Master资格的节点加入本节点（投票达到法定人数），以完成选举。
（2）超时（默认为30秒，可配置）后还没有满足数量的join请求，则选举失败，需要进行新一轮选举。
（3）成功后发布新的clusterState。

如果其他节点被选为Master：

（1）不再接受其他节点的join请求。
（2）向Master发送加入请求，并等待回复。超时时间默认为1分钟（可配置），如果遇到异常，则默认重试3次（可配置）。这个步骤在joinElectedMaster方法中实现。
（3）最终当选的Master会先发布集群状态，才确认客户的join请求，因此，joinElectedMaster返回代表收到
了join请求的确认，并且已经收到了集群状态。本步骤检查收到的集群状态中的Master节点如果为空，或者
当选的Master不是之前选择的节点，则重新选举。

节点失效检测

节点失效检测会监控节点是否离线，然后处理其中的异常。
失效检测是选主流程之后不可或缺的步骤，不执行失效检测可能会产生脑裂（双主或多主）。
这里需要需要启动两种失效探测器：

• 在Master节点启动NodesFaultDetection，简称NodesFD。定期探测加入集群的节点是否活跃。
• 在非Master节点启动MasterFaultDetection，简称MasterFD。定期探测Master节点是否活跃。

NodesFaultDetection和MasterFaultDetection都是通过定期（默认为1秒）发送的ping请求探测节点是否正常的，当失败达到一定次数（默认为3次），或者收到来自底层连接模块的节点离线通知时，开始处理节点离开事件。

NodesFaultDetection事件处理

检查一下当前集群总节点数是否达到法定节点数（过半），如果不足，则会放弃 Master 身份，重新加入集群。为什么要这么做？设想下下图场景：

假设有5台机器组成的集群产生网络分区，2台组成一组，另外3台
组成一组，产生分区前，原Master为Node1。此时3台一组的节点会重新选举并成功选取Noded3作为Master，会不会产生双主？
NodesFaultDetection就是为了避免上述场景下产生双主。
对应处理方法在ZenDiscovery#handleNodeFailure中的NodeRemovalClusterStateTaskExecutor#execute中：主节点在探测到节点离线的事件处理中，如果发现当前集群节点数量不足法定人数，则放弃Master身份，从而避免产生双主。

MasterFaultDetection事件处理

探测Master离线的处理很简单，重新加入集群。本质上就是该节点重新执行一遍选主的流程.
对应事件处理主要实现在方法 ZenDiscovery#handleMasterGone 中。

总得来说，选主流程在集群中启动，从无主状态到产生新主时执行，同时集群在正常运行过程中， Master探测到节点离开，非Master节点探测到Master离开时都会执行。