面试题：ElasticSearch选主设计思想中的核心因素有哪些

Question

请阐述ElasticSearch选主设计思想中，影响选主过程的关键因素有哪些，例如节点状态、网络情况等方面，并说明它们是如何相互作用来完成选主的。

Answer 1

影响选主过程的关键因素及相互作用

1. 节点状态
   • Master-eligible节点：只有标记为master-eligible的节点才有资格参与选主。这些节点会在集群启动或节点加入时，表明自己的选主意愿。非master-eligible节点（如数据节点或仅用于客户端请求转发的节点）不会参与选主过程，这缩小了选主范围，保证选主过程在合适的节点集合内进行。
   • 节点的权重：在master-eligible节点中，每个节点都有一个权重值（默认权重为1）。权重可以通过配置文件设置，权重越高的节点在选主时被其他节点投票选中的概率相对越大。权重的设置为集群管理者提供了一种可控性，例如可以将性能更好、资源更丰富的节点设置较高权重，以期望其成为主节点。
2. 网络情况
   • 节点间网络连接：节点之间需要通过网络进行通信来交换状态信息和投票。稳定的网络连接是选主的基础，如果网络不稳定，出现网络分区（某些节点之间无法通信），可能导致不同分区内分别进行选主，形成脑裂现象。因此，Elasticsearch通过周期性的ping操作来检测节点间网络连接的健康状况。
   • 网络延迟：虽然Elasticsearch的选主算法对一定程度的网络延迟有容忍性，但过高的延迟会影响选主效率。节点间交换信息（如投票信息）需要一定时间，如果延迟过长，可能导致选主时间超出预期，甚至影响集群的可用性。
3. 数据同步状态
   • 数据版本：每个节点的数据状态通过版本号来标识。在选主过程中，节点会比较彼此的数据版本。通常，数据版本越高（即数据越新）的节点在选主时更具优势，因为新的数据版本意味着该节点可能保存了更完整的集群状态信息。这有助于确保新选出的主节点能够更好地管理集群，避免因数据不一致而导致的问题。
   • 集群状态同步：主节点负责维护和更新集群状态，包括节点信息、索引信息等。在选主过程中，候选节点需要确保自己的集群状态与其他节点尽可能同步。如果某个候选节点的集群状态严重滞后，它可能在选主过程中不被其他节点认可，从而降低其成为主节点的可能性。
4. 选举超时机制
   • 时间阈值：Elasticsearch设置了选举超时时间（默认10秒）。如果在这个时间内没有选出主节点，节点会重新发起选举。这个机制避免了因各种原因（如网络波动、节点性能问题）导致选主过程无限期等待的情况。
   • 触发重选：当选举超时后，节点会重新开始收集投票，重新计算哪个节点应该成为主节点。这个过程会再次考虑上述节点状态、网络情况和数据同步状态等因素，直至成功选出主节点。

在实际的选主过程中，这些因素相互作用。例如，网络连接正常时，master-eligible节点通过网络交换信息，比较彼此的权重、数据版本等状态信息进行投票。如果网络出现问题，可能导致节点间信息交换不畅，进而影响选主的准确性和及时性，此时选举超时机制可能会触发重选。数据同步状态也会影响选主结果，版本新、集群状态同步良好的节点更容易获得其他节点的信任从而当选为主节点。