面试题：ElasticSearch中MasterService的核心职责及实现方式

Question

请阐述在ElasticSearch里MasterService主要负责哪些方面的工作？并简单描述其是如何实现这些职责的，例如在节点选举、集群状态管理等方面。

Answer 1

MasterService 主要负责的工作

1. 节点选举：决定哪个节点成为主节点。在集群启动或主节点故障时，MasterService 参与选举过程，确保选出一个唯一且合适的主节点来管理集群。
2. 集群状态管理：维护整个集群的状态信息，包括节点信息、索引信息、分片分配等。任何对集群状态的更改，如创建索引、添加节点等操作，都由 MasterService 协调和处理。
3. 元数据管理：负责管理索引的元数据，比如索引的设置、映射等。这些元数据信息对整个集群的运行和索引的功能至关重要。

实现方式

1. 节点选举：
   • 基于 ZenDiscovery 机制：Elasticsearch 早期使用 ZenDiscovery 进行节点发现和选举。节点之间通过广播或单播的方式发现彼此。当一个节点启动时，它会尝试发现其他节点，并交换状态信息。
   • Quorum 机制：选举过程中，节点会投票选举认为合适的主节点。为了确保选举的稳定性和一致性，只有获得超过半数节点投票的节点才能成为主节点。例如，在一个 5 节点的集群中，至少需要 3 个节点投票支持才能当选主节点。
   • 选举算法：通常使用类似 Raft 或 Paxos 的一致性算法变种，保证在分布式环境下选举出唯一的主节点，并且在主节点故障时能够快速选举出新的主节点。
2. 集群状态管理：
   • 版本控制：集群状态通过版本号进行管理，每次状态变更版本号递增。主节点负责生成新的集群状态版本，并将其分发给所有节点。
   • 状态发布：主节点将更新后的集群状态发布到集群中的所有节点。节点接收到新的状态后，会更新本地的状态副本，确保整个集群状态的一致性。
   • 状态验证：在应用新的集群状态之前，节点会对状态进行验证，确保状态的合法性和一致性。如果验证失败，节点不会应用该状态，并向主节点反馈问题。
3. 元数据管理：
   • 持久化存储：索引的元数据存储在主节点上，并持久化到磁盘。这样即使主节点重启，元数据也不会丢失。
   • 变更传播：当元数据发生变更时，如创建新索引或修改索引映射，主节点会将这些变更包含在新的集群状态中，并传播到所有节点。
   • 一致性维护：通过集群状态的版本控制和节点间的同步机制，保证所有节点上的元数据信息一致。