1, 工作机器宕机,总控节点需要能够检测到并且将原有服务迁移到集群中的其它节点。
2, 总控节点宕机,总控节点的备份节点(一般称为Slave)需要能够检测到并替换成主节点继续对外服务。 检测一台机器是否宕机必须是可靠的。在大规模集群中,机器可能出现各种异常,比如停电,磁盘故障,过于繁忙导致假死等。对于机器假死,如果总控节点认为机器宕机并将服务迁移到其它节点,假死的机器又认为自己还可以提供服务,则会出现多个节点服务同一份数据而导致数据不一致的情况。 首先必须明确,理论上检测另外一台机器是否宕机是无法做到的,有兴趣的同学可以参考Fischer的论文。可以简单理解如下:A机器往B机器发送心跳包,如果B机器不发送响应,A无法确定B机器是宕机了还是过于繁忙,由于A和B两台机器的时钟可能不同步,B机器也无法确定多久没有收到A机器的心跳包可以认为必须停止服务。因此,A机器没有办法确定B机器已经宕机或者采取措施强制B机器停止服务。 当然,工程实践中,由于机器之间会进行时钟同步,大家总是假设A和B两台机器的本地时钟相差不大,比如相差不超过0.5秒。这样,大家可以通过Lease机制进行宕机检测。Lease机制就是带有超时时间的一种授权。假设总控节点需要检测工作节点是否宕机,总控节点可以给工作节点发放Lease授权,工作节点持有有效期内的Lease才允许提供服务,否则主动下线停止服务。工作节点的Lease快要到期的时候向总控节点重新申请Lease(一般称为renewLease),总控节点定时检测所有工作机的Lease授权是否合法,如果发现某台工作机Lease失效,可以将工作机上的服务迁移到集群中的其它机器,这时因为工作机发现自己Lease失效会主动停止服务。当然,这里需要注意,由于总控节点和工作机的时钟可能不一致且有网络延迟,总控节点上的Lease超时时间要长,也就是说,如果工作节点的Lease超时时间是12秒,总控节点可能需要13秒后才能确认工作节点已经停止了服务,从而避免数据不一致问题。 同构节点之间的选主也有一个宕机检测问题。比如总控节点宕机,备份节点需要能够检测并升级为主节点继续对外服务。Mysql数据库经常采用Heartbeat + DRBD (Distributed Replicated Block Device) + Mysql的高可用性方案,据说能够达到3个9的高可用性,主节点和备节点维持Heartbeat心跳,当提供服务的主节点出现故障时,备节点的Heartbeat检测到主节点没有心跳(例如,Ping不通主节点),备节点自动接管虚拟IP,升级为主节点提供Mysql读写服务。由于Heartbeat检测机器主节点宕机不可靠,这个方案存在众所周知的脑裂问题,即集群中可能同时存在多个主节点同时提供服务。解决这个问题本质上还是需要引入仲裁节点,比如Heartbeat + DRBD方案中引入Fence节点使出现问题的节点从集群中脱离,或者引入分布式锁服务,比如Chubby的开源实现Zookeeper服务。分布式锁服务实现主节点选举大致如下:主节点和备节点到Chubby中抢锁,抢到锁的节点在锁的有效期(Lease期)内提供服务,当主节点锁的Lease快要到期时,主节点申请延长锁的超时时间,正常情况下分布式锁服务总是优先满足主节点的请求,当主节点出现故障时,备节点能够抢到锁切换为主节点提供服务。 最后还有一个问题,假设总控节点通过Lease机制检测工作节点是否宕机,这种方案是可靠的,不过当总控节点宕机时,如果不采取任何措施,集群中的所有工作节点都将因为
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