面试题：Cassandra环结构中节点动态加入的基本流程是怎样的

Question

请详细阐述在Cassandra环结构里，当有新节点要加入时，系统所执行的一系列主要步骤，包括数据的重新分配等相关操作。

Answer 1

1. 节点准备
   • 新节点需要配置与现有集群相同的网络设置、认证信息等基本参数，确保能与集群内其他节点进行通信。
2. 加入请求
   • 新节点启动后，会向集群中的种子节点（seed nodes）发送加入请求。种子节点是集群中预先配置好的、已知的节点，新节点通过与种子节点通信来了解集群的状态。
3. 集群信息同步
   • 种子节点收到加入请求后，会将集群的元数据信息（如节点列表、令牌范围等）发送给新节点。元数据包含了集群的拓扑结构以及每个节点负责的数据范围（通过令牌标识）等关键信息。
4. 令牌分配
   • Cassandra使用一致性哈希算法来分配数据，每个节点被分配一个或多个令牌（token），令牌决定了该节点负责的数据范围。新节点加入时，集群会为其分配一个或多个令牌。分配方式通常是从现有节点的令牌范围中切分出一部分给新节点。例如，假设集群当前有节点A和节点B，它们的令牌范围分别为[0, 100)和[100, 200)，新节点C加入时，可能会从A或B的令牌范围中划分一部分，比如从A的范围中划分出[50, 75)给C，这样A的令牌范围变为[0, 50)和[75, 100)。
5. 数据迁移
   • 一旦新节点的令牌分配完成，负责迁移数据的节点（通常是与新节点令牌范围有重叠的现有节点）会将属于新节点令牌范围的数据迁移到新节点。这个过程中，数据会通过集群内部的gossip协议进行协调，确保数据迁移的准确性和一致性。例如，上述例子中，节点A会将其[50, 75)范围内的数据发送给新节点C。
6. 节点状态更新
   • 数据迁移完成后，集群内所有节点会通过gossip协议更新各自的节点状态信息，包括新节点的加入以及数据分布的变化等。这样所有节点都能了解到新的集群拓扑结构和数据分布情况。
7. 负载均衡
   • 在数据迁移和节点状态更新完成后，集群会进行负载均衡操作（如果需要）。可能会进一步调整节点的令牌范围和数据分布，以确保集群的负载在各个节点上更加均匀，提高整体性能和可用性。