【实践】 使用k8s的leader-election来实现多副本应用的选举

背景

假设你有这样一个应用部署在k8s中， 该应用有以下功能模块：

1.  它是一个web服务， 接受HTTP服务请求并处理
2.  它同时还是需要提供一个任务监控的模块， 用来监控数据库中的任务进程并执行相应的逻辑

如果该应用需要提高HTTP的处理能力，不可避免会想到通过部署多副本的方案来实现

但是，任务监控模块在多副本的情况下， 每个副本都会执行，可能造成一些不必要的麻烦和资源的浪费。

当然， 要实现在多副本的部署下，任务监控模块只有在一个副本中执行，可能的方案有：

•  加分布式锁， 多副本通过抢锁来实现
• 将任务监控，拆分开部署一个应用， 比如： cronjob等
• 使用leader-election的方式，通过选举，将任务监控只在leader副本中执行（推荐方式， 改造成本低， 稳定性有保证， 一定程度上也是通过加锁来实现的）

下面就来重点介绍如何使用 leader-election 来实现以及其在使用过程要避开的坑

leader-election的使用

leader election（领导选举）机制是一种用于确保在分布式系统中具有高可用性和故障转移能力的机制。它允许多个节点或实例共同协作，但只有一个节点或实例（leader）可以执行某些关键任务。以下是对 leader election 的详细介绍：

1. 什么是 Leader Election

Leader election 是一种分布式协调算法，用于在多个竞争节点之间选出一个 leader 节点。这个 leader 节点负责执行某些需要唯一控制的任务，如调度、分布式锁定、监控等。如果 leader 节点失效，系统将自动选出新的 leader 节点以接替其工作。

2. Kubernetes 中的 Leader Election

在 Kubernetes 中，leader election 通常用于高可用性控制器、调度器以及自定义控制器，以确保即使某个节点故障，也能迅速选出新的 leader 来接管任务，保证系统的连续性和稳定性。

3. 实现 Leader Election 的组件

Kubernetes 中的 leader election 通常由以下几个组件共同实现：

• LeaseLock：使用租约（lease）锁定机制实现 leader election。租约锁定基于 Kubernetes 的 coordination.k8s.io API 组。
• ResourceLock：用于在多个资源类型（如 ConfigMap、Endpoints）上实现锁定。
• LeaderElectionConfig：配置 leader election 的参数，包括租约时长、续租截止时间、重试间隔时间以及选举回调函数。
• LeaderElection：执行 leader election 逻辑的核心组件。