白话Elasticsearch64-zen discovery集群发现机制

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检索分析服务 Elasticsearch 版,2核4GB开发者规格 1个月
简介: 白话Elasticsearch64-zen discovery集群发现机制

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概述

继续跟中华石杉老师学习ES,第64篇

课程地址https://www.roncoo.com/view/55


zen discovery集群发现机制


Q: 现在有多台主机,每台机器部署一个es进程,每台机器都启动一个es进程,你怎么让多台机器上的多个es进程,互相发现对方,然后完美的组成一个生产环境的es集群呢??


默认情况下,es进程会绑定在自己的回环地址上,也就是127.0.0.1,然后扫描本机上的9300~9305端口号,尝试跟那些端口上启动的其他es进程进行通信,然后组成一个集群。 这对于在本机上搭建es(伪)集群的开发环境是很方便的。


但是对于生产环境下的集群是不行的,需要将每台es进程绑定在一个非回环的ip地址上,才能跟其他节点进行通信,同时需要使用集群发现机制来跟其他节点上的es node进行通信。


大家还记不记得,我们如果在windows上自己玩儿的话,是不是说,你直接启动多个es进程,他们自己就会组成一个集群


在生产环境中的多台机器上部署es集群,就涉及到了es的discovery机制,也就是集群中各个节点互相发现然后组成一个集群的机制,同时discovery机制也负责es集群的master选举,关于master,一会儿说。


默认情况下,elasticsearch 集群中每个节点都有成为主节点的资格,也都存储数据,还可以提供查询服务。这些功能是由两个属性控制的。


node.master

node.data

默认情况下这两个属性的值都是true。

还有一个协调节点 coordinate 节点。


node.master:这个属性表示节点是否具有成为主节点的资格 . 注意:此属性的值为 true,并不意味着这个节点就是主节点。因为真正的主节点,是由多个具有主节点资格的节点进行选举产生的。所以,这个属性只是代表这个节点是不是具有主节点选举资格。


node.data:这个属性表示节点是否存储数据。


master、data 和 client 节点


es是一种peer to peer,也就是p2p点对点的分布式系统架构,不是hadoop生态普遍采用的那种master-slave主从架构的分布式系统。集群中的每个node是直接跟其他节点进行通信的,而不是hadoop生态系统中的那种master-slave分布式系统架构。


几乎所有的API操作,比如index,delete,search,等等,都不是说client跟master通信,而是client跟任何一个node进行通信,那个node再将请求转发给对应的node来进行执行。


两个角色,master node,data node。正常情况下,就只有一个master node。master node的责任就是负责维护整个集群的状态信息,也就是一些集群元数据信息,同时在node加入集群或者从集群中下线时,重新分配shard,或者是创建或删除了一个索引。包括每次cluster state如果有改变的化,那么master都会负责将集群状态同步给所有的node。


master node负责接收所有的cluster state相关的变化信息,然后将这个改变后的最新的cluster state推动给集群中所有的data node,集群中所有的node都有一份完整的cluster state。只不过master node负责维护而已。其他的node,除了master之外的node,就是负责数据的存储和读写的,写入索引,搜索数据,data node。


cluster.name


如果要让多个node组成一个es集群,首先第一个要设置的参数,就是cluster.name,多个node的cluster.name如果一样,才满足组成一个集群的基本条件。


这个cluster.name的默认值是elasticsearch,在生产环境中,一定要修改这个值,否则可能会导致未知的node无端加入集群,造成集群运行异常。


而es中默认的discovery机制,就是zen discovery机制


zen discovery机制提供了unicast discovery集群发现机制,集群发现时的节点间通信是依赖的transport module,也就是es底层的网络通信模块和协议。


es默认配置为使用unicast集群发现机制,以让经过特殊配置的节点可以组成一个集群,而不是随便哪个节点都可以组成一个集群。


但是默认配置下,unicast是本机,也就是localhost,因此只能在一台机器上启动多个node来组成一个集群。


虽然es还是会提供multicast plugin作为一个发现机制,但是已经不建议在生产环境中使用了。虽然我们可能想要multicast的简单性,就是所有的node可以再接收到一条multicast ping之后就立即自动加入集群。但是multicast机制有很多的问题,而且很脆弱,比如网络有轻微的调整,就可能导致节点无法发现对方。


因此现在建议在生产环境中用unicast机制,提供一个es种子node作为中转路由节点就可以了。


(0)master node、data node、network.host


给集群规划出专门的master eligible node和data node


master node,master eligible node(master 候选节点),data node


你配置的时候,是配置多个node变成master eligible node,但是只是说,从这些master eligible node选举一个node出来作为master node,其他master eligible node只是接下来有那个master node故障的时候,接替他的资格,但是还是作为data node去使用的。


一般建议master eligible node给3个即可:node.master: true,node.data: false

剩下的node都设置为data node:node.master: false,node.data: true


但是如果一个小集群,就10个以内的节点,那就所有节点都可以作为master eligible node以及data node即可,超过10个node的集群再单独拆分master和data node吧


如果你的节点数量小于10个,小集群,那所有的node,就不要做额外的配置了,master eligible node,同时也是data node


默认情况下,es会将自己绑定到127.0.0.1上,对于运行一个单节点的开发模式下的es是ok的。但是为了让节点间可以互相通信以组成一个集群,需要让节点绑定到一个ip地址上,非回环的地址,一般会配置:network.host: 192.168.1.10。一旦我们配置了network.host,那么es就会认为我们从开发模式迁移到生产模式,同时会启用一系列的bootstrap check。


(1)ping


ping是一个node用discovery机制来发现其他node的一个过程


(2)unicast


unicast discovery集群发现机制是要求配置一个主机列表,用来作为gossip(流言式)通信协议的路由器。这些机器如果通过hostname来指定,那么在ping的时候会被解析为ip地址

unicast discovery机制最重要的两个配置如下所示:


  • hosts:用逗号分割的主机列表
  • hosts.resolve_timeout:hostname被DNS解析为ip地址的timeout等待时长


简单来说,如果要让多个节点发现对方并且组成一个集群,那么就得有一个中间的公共节点,然后不同的节点就发送请求到这些公共节点,接着通过这些公共节点交换各自的信息,进而让所有的node感知到其他的node存在,并且进行通信,最后组成一个集群。这就是基于gossip流言式通信协议的unicast集群发现机制。


当一个node与unicast node list中的一个成员通信之后,就会接收到一份完整的集群状态,这里会列出集群中所有的node。


接着那个node再通过cluster state跟master通信,并且加入集群中。这就意味着,我们的unicast list node是不需要列出集群中的所有节点的。只要提供少数几个node,比如3个,让新的node可以连接上即可。


如果我们给集群中分配了几个节点作为专门的master节点,那么只要列出我们那三个专门的master节点即可。用如下的配置即可:discovery.zen.ping.unicast.hosts: ["host1", "host2:port"]。


几个比较重要的配置项:

cluster.name
node.name
network.host
discovery.zen.ping.unicast.hosts



主要步骤:


(1)已经初步配置好了,各个节点,首先通过network.host绑定到了非回环的ip地址,从而可以跟其他节点通信

(2)通过discovery.zen.ping.unicast.hosts配置了一批unicast中间路由的node

(3)所有node都可以发送ping消息到路由node,再从路由node获取cluster state回来

(4)接着所有node会选举出一个master

(5)所有node都会跟master进行通信,然后加入master的集群

(6)要求cluster.name必须一样,才能组成一个集群

(7)node.name就标识出了每个node我们自己设置的一个名称


(3)master选举


在ping发现过程中,为集群选举出一个master也是很重要的,es集群会自动完成这个操作。这里建议设置discovery.zen.ping_timeout参数(默认是3s),如果因为网络慢或者拥塞,导致master选举超时,那么可以增加这个参数,确保集群启动的稳定性。


在完成一个集群的master选举之后,每次一个新的node加入集群,都会发送一个join request到master node,可以设置discovery.zen.join_timeout保证node稳定加入集群,增加join的timeout等待时长,如果一次join不上,默认会重试20次。


如果master node被停止了,或者自己宕机了,那么集群中的node会再次进行一次ping过程,并且选举出一个新的master。如果discovery.zen.master_election.ignore_non_master_pings设置为了true,那么会强制区分master候选节点,如果node的node.master设置为了false,还来发送ping请求参与master选举,那么这些node会被忽略掉,因为他们没有资格参与。


discovery.zen.minimum_master_nodes参数用于设置对于一个新选举的master,要求必须有多少个master候选node去连接那个新选举的master。而且还用于设置一个集群中必须拥有的master候选node。如果这些要求没有被满足,那么master node就会被停止,然后会重新选举一个新的master。这个参数必须设置为我们的master候选node的quorum数量。一般避免说只有两个master候选node,因为2的quorum还是2。如果在那个情况下,任何一个master候选节点宕机了,集群就无法正常运作了。


(4)集群故障的探查


es有两种集群故障探查机制,

  • 第一种是通过master进行的,master会ping集群中所有的其他node,确保它们是否是存活着的。
  • 第二种,每个node都会去ping master node来确保master node是存活的,否则就会发起一个选举过程。

有下面三个参数用来配置集群故障的探查过程:

  • ping_interval:每隔多长时间会ping一次node,默认是1s
  • ping_timeout:每次ping的timeout等待时长是多长时间,默认是30s
  • ping_retries:如果一个node被ping多少次都失败了,就会认为node故障,默认是3次


(5)集群状态更新


master node是集群中唯一一个可以对cluster state进行更新的node。


master node每次会处理一个集群状态的更新事件,应用这次状态更新,然后将更新后的状态发布到集群中所有的node上去。


每个node都会接收publish message,ack这个message,但是不会应用这个更新。


如果master没有在discovery.zen.commit_timeout指定的时间内(默认是30s),从至少discovery.zen.minimum_master_nodes个节点获取ack响应,那么这次cluster state change事件就会被reject,不会应用。


但是一旦在指定时间内,指定数量的node都返回了ack消息,那么cluster state就会被commit,然后一个message会被发送给所有的node。


所有的node接收到那个commit message之后,接着才会将之前接收到的集群状态应用到自己本地的状态副本中去。


接着master会等待所有节点再次响应是否更新自己本地副本状态成功,在一个等待超时时长内,如果接收到了响应,那么就会继续处理内存queue中保存的下一个更新状态。discovery.zen.publish_timeout默认是30s,这个超时等待时长是从plublish cluster state开始计算的。


(6)不因为master宕机阻塞集群操作


如果要让集群正常运转,那么必须有一个master,还有discovery.zen.minimum_master_nodes指定数量的master候选node,都在运行。discovery.zen.no_master_block可以控制当master当即时,什么样的操作应该被拒绝。有下面两个选项

  • all:一旦master宕机,那么所有的操作都会被拒绝
  • write:这是默认的选项,所有的写操作都会被拒绝,但是读操作是被允许的
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