面试题：深入剖析ElasticSearch选举算法的底层实现与故障恢复

ElasticSearch选举算法处理故障场景及保证一致性和可用性分析

网络分区与脑裂处理机制

Zen Discovery 机制（早期版本）：在早期版本中，Elasticsearch 使用 Zen Discovery 进行节点发现和选举。当发生网络分区时，每个分区内的节点会尝试进行选举。例如，在源码中，节点通过发送 Ping 消息来发现其他节点（org.elasticsearch.discovery.zen.PingService 类中的 sendPings 方法）。

public void sendPings() {
    // 构建Ping请求
    PingRequest request = new PingRequest();
    request.localNodeId = localNodeId;
    request.clusterStateVersion = lastSentClusterStateVersion;
    // 向其他节点发送Ping请求
    for (DiscoveryNode node : nodesToPing()) {
        transportService.sendRequest(node, PingAction.NAME, request,
                new ActionListener<>() {
                    @Override
                    public void onResponse(PingResponse response) {
                        // 处理Ping响应
                        handlePingResponse(response);
                    }

                    @Override
                    public void onFailure(Exception e) {
                        // 处理Ping失败
                        handlePingFailure(node, e);
                    }
                });
    }
}

故障检测与选举：如果一个节点在一定时间内没有收到来自其他节点的 Ping 响应（org.elasticsearch.discovery.zen.FaultDetector 类中的 isNodeFaulty 方法），则认为该节点可能发生故障。

public boolean isNodeFaulty(DiscoveryNode node) {
    long lastSeen = lastSeen(node);
    if (lastSeen == -1) {
        return true;
    }
    long timeSinceLastSeen = System.currentTimeMillis() - lastSeen;
    return timeSinceLastSeen > pingTimeout + pingRecoverTime;
}

防止脑裂：为了防止脑裂，Elasticsearch 采用了法定人数（quorum）机制。例如，在选举主节点时，只有当超过半数的节点同意选举某个节点为主节点时，选举才会成功。在 org.elasticsearch.discovery.zen.MasterElectionService 类中的 tryElection 方法中可以看到相关逻辑。

public void tryElection() {
    if (canElectedAsMaster()) {
        // 计算法定人数
        int quorumSize = calculateQuorumSize();
        // 发起选举请求
        sendElectMasterRequest(quorumSize);
    }
}

数据一致性保证
- 副本机制：Elasticsearch 通过副本机制来保证数据一致性。每个主分片都有对应的副本分片。当主分片发生故障时，副本分片可以提升为主分片。在 org.elasticsearch.index.shard.ShardRoutingStateMachine 类中，当主分片故障时，会有相应的逻辑将副本分片提升为主分片。
- 写一致性：Elasticsearch 支持不同级别的写一致性，如 one（默认，只需要主分片写入成功），quorum（需要超过半数的分片写入成功），all（需要所有分片写入成功）。在 org.elasticsearch.action.index.IndexRequest 类中可以设置写一致性级别。
```
IndexRequest indexRequest = new IndexRequest("index_name")
   .id("document_id")
   .source(XContentType.JSON, "field", "value")
   .setConsistency(WriteConsistencyLevel.QUORUM);
```
集群可用性保证
- 自动故障转移：当主节点发生故障时，集群会自动进行故障转移，选举新的主节点。例如在 org.elasticsearch.discovery.zen.MasterElectionService 类中，有逻辑检测主节点故障并触发新的选举。
- 节点动态加入与离开：Elasticsearch 支持节点的动态加入与离开。当新节点加入时，会自动进行数据同步。在 org.elasticsearch.gateway.GatewayAllocator 类中，负责将分片分配到新加入的节点上。

总结

通过法定人数机制、副本机制以及故障检测与自动故障转移等一系列措施，Elasticsearch 在面对网络分区、脑裂等复杂故障场景时，能够在一定程度上保证数据的一致性和集群的可用性。

面试题：深入剖析ElasticSearch选举算法的底层实现与故障恢复

知识考点

面试题答案

ElasticSearch选举算法处理故障场景及保证一致性和可用性分析

总结