面试题：设计一套自定义的ElasticSearch Master异常处理与容错架构

Question

基于ElasticSearch现有的架构，假设你要为一个超大规模且对数据可靠性和可用性要求极高的业务场景，设计一套自定义的Master异常处理与容错架构。请详细描述架构的设计思路、涉及的关键组件、各组件间的交互逻辑，以及如何应对各种复杂的异常情况，确保集群的高可用和数据完整性。

Answer 1

设计思路

1. 多Master候选节点：选择多个节点作为Master候选，以防止单点故障。这些候选节点需分布在不同的物理或逻辑位置，降低因局部故障导致Master不可用的风险。
2. 分布式选举机制：采用如Raft或ZooKeeper等分布式选举算法，当当前Master节点出现故障时，能快速从候选节点中选举出新的Master。
3. 数据复制与同步：通过多副本机制，将数据同步到多个节点。当Master发生异常时，新选举出的Master能从副本中恢复数据状态，保证数据完整性。
4. 健康监测：实时监测Master及各节点的健康状态，及时发现异常并触发相应处理机制。

关键组件

1. Master候选节点：具备成为Master的资格，平时处于待命状态，等待选举成为Master。
2. 选举模块：实现分布式选举算法，负责在Master故障时选举新的Master。
3. 副本管理模块：负责数据副本的创建、同步和维护，确保各副本数据一致。
4. 健康监测模块：定期检查节点状态，包括网络连接、CPU使用率、内存使用率等，发现异常及时报警并触发相应处理流程。

各组件间交互逻辑

1. 健康监测模块：持续向各节点发送心跳请求，接收节点的响应以判断节点健康状态。若发现Master节点无响应，向选举模块发送选举触发信号。
2. 选举模块：接收到选举触发信号后，启动选举流程。与各Master候选节点进行通信，根据选举算法（如Raft算法中的投票机制）选出新的Master节点。
3. 新Master节点：选举产生后，与副本管理模块协作。副本管理模块将最新的数据副本同步给新Master，确保新Master拥有完整的数据状态。
4. 副本管理模块：在正常运行时，负责将数据变化同步到各个副本节点。当Master切换时，协助新Master恢复数据状态。

应对复杂异常情况

1. 网络分区：若发生网络分区，健康监测模块会检测到部分节点失联。选举模块根据网络分区情况，在各分区内尝试选举新的Master（若分区中有足够的候选节点）。当网络恢复后，通过数据同步机制合并各分区的数据，确保数据一致性。
2. 节点硬件故障：健康监测模块检测到节点硬件故障（如磁盘损坏、内存溢出等），将该节点标记为不可用。选举模块在选举时排除该故障节点。副本管理模块将故障节点上的数据副本重新分配到其他可用节点，保证数据可用性。
3. 软件异常：若节点发生软件异常（如进程崩溃），健康监测模块发现节点无响应，触发选举流程。同时，尝试重启故障节点的软件进程。若重启成功，该节点重新加入集群；若重启失败，按节点硬件故障处理流程处理。

通过以上架构设计，可以有效应对Master异常情况，确保ElasticSearch集群在超大规模业务场景下的高可用性和数据完整性。