MongoDB Replica Set 选举过程
什么是选举?
选举是副本集选择某个成员成为primary的过程。primary是一个副本集中唯一能够接收写操作的成员。
下面的事件能够引发一次选举:
- 第一次初始化一个副本集
- Primary失效。replSetStepDown命令能够使Primary失效,或者当前secondary成员中有合适的选举者且优先级更高。当Primary与集合中的大多数成员失去联系时也会失效,它会关闭所有的客户端连接,以此防止客户端向一个没有primary成员写数据。
- 一个secondary成员于primary失去联系。当secondary成员不能与primary建立一个稳定的连接时会发起选举。
- 故障切换发生。
在选举过程中,所有的成员都有一票,包括隐藏成员、仲裁者和正在恢复的成员。任意mongod能够否决一次选举
副本集角色属性一览表
成为primary |
对客户端可见 |
参与投票 |
延迟同步 |
复制数据 |
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Default (Secondary) |
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Secondary-Only |
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Hidden |
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Delayed |
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Arbiters |
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Non-Voting |
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心跳检测
假设我们有三个节点的replica sets:X,Y和Z节点。在replica sets结构中,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会返回一个包含自身信息的回复包,回复包中主要包括了下面一些信息:它们现在是什么角色(primary 还是 secondary),他们是否能够在必要的时候成为 primary,以及他们当前时钟时间等等。
X节点在收到回复包后,会用这些信息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掉,这个请求的网络传输时间等等。
而当X节点的映射表发生了变化,那X会进行下面的逻辑判断:如果X是 primary,而另外一个节点出现故障,那么它会看自己是否还能和集群中大多数节点进行通信,如果不能与大多数节点通信,那么他会把自己从 primary 降级为 secondary。(在replica sets中,primary 必须能够和集群中的大多数节点进行通信,以免发生网络断开形成两个或多个节点群各自为政的情况,这样会影响到数据的一致性)
关于降级
在节点从 primary 降级为 secondary 的过程中,会有一些问题出现。在 MongoDB 中,写操作默认是通过 fire-and-forget 的模式来进行的,也就是说写操作通常不关心是否成功,发完请求后客户端就认为成功了。但如果这时候 primary 进行降级操作,那么客户端并不知道这时候 primary 已经降级成为 secondary 了,客户端可能还会将后续的写操作发送给这个节点。这时候刚刚降级的这个 secondary 可以发送一个包说“我已经不是 primary 了”,但是我们上面说过了,客户端根本就无视你这个包。所以客户端根本不知道这次写入已经失败了。
对于这个问题,你可能会说”那我们每次都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客户端才认为写成功了),但是很明显,这非常不靠谱。所以我们的做法是,在一个 primary 降级成为 secondary 后,它会将原来的所有连接关闭。这样客户端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,就会重新向集群获取新的 primary 的地址,并将后续的写操作都往新的服务器上写入。
选举
我们回头再来看心跳监测请求:如果X是一个 secondary,那么X会定时检测是否需要选举自己成为 primary。其检测内容包括:是否集群中有其它节点认为自己是 primary?X节点自己是否已经是 primary?X节点自己是否有资格成为 primary?如果这三个问题中的任何一个回答是否定的,那么X节点就不会试图把自己变成primary。(也就是说,只有当X节点是一个能够当 primary 的secondary,并且其它节点都不是primary时,X才会发起选举并选自己为primary)
而当X发现集群现在需要一个primary并且自己又正好可以充当时,它就会发起一轮选举:X节点会向Y、Z节点各发起一个请求包,告知他们”我认为我可以接管primary的角色,你们觉得怎么样?“
当Y和Z收到上面的请求包时,他们会进行下面几项检测:集群中是否有一个 primary了?他们自己的数据是否比X节点更新吗?是否有其它节点的数据比X节点更新?如果上面条件有任何一个满足,那么他们都会认为X不够资格成为 primary,他们会发送一个返回包告知X说”停止选举!“。而如果三个条件都不成立,也就是说他们认为目前集群中确实没有 primary,并且X的数据又是最新的,那么他们会发送返回包告知X说”没问题“。
如果X收到”停止选举!“,那么他会马上停止选举并保持自己为 sencondary 状态。
如果X收到所有其它节点都返回说”没问题“,那么他会进入选举过程的第二阶段。
在第二阶段中,X会向其它节点发送一个包,说”我宣布我已经是 primary 了“。这时候,Y和Z节点再进行一些最终的确认:上面的判断过的所有条件是否依然表明X可以做 primary,如果确实如此,那么他们会在本轮 primary 选举中向X出赞成票。并且他们投完赞成票后,30秒内不会再做其它投票决定。
那么如果最终确认没有通过,他们会投一个反对票,反对X成为 primary,如果有任何反对票产生,那么这一轮选举就失败了。X还是保持 secondary 的身份。
下面我们假设一种情况,如果Y给X投了赞成票,而Z给X投了反对票。那这时候Y由于投了赞成票,它在30秒内不能再进行投票。所以如果这时候Z发起选举想让自己成为 primary,那么Z这时候必须要获得X的赞成票。因为这时候Y不能投票,为了获取多数票,Z必须获得X的赞成票。
所以投票的规则是这样的:如果没有投反对票,并且赞成票的比例过半,那么本轮选举对象就能够成为 primary
转载于http://blog.nosqlfan.com/html/3621.html
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