面试题：ElasticSearch中MasterFaultDetection事件响应机制的基本原理

Question

请阐述ElasticSearch中MasterFaultDetection事件的快速响应机制基本原理，以及涉及到哪些核心组件参与这个过程？

Answer 1

基本原理

1. 节点通信与心跳检测：Elasticsearch 集群中的节点通过内部的通信机制互相发送心跳包。每个节点会定期向其他节点发送心跳消息，默认情况下，节点每秒发送一次心跳。这些心跳消息包含了节点的基本状态信息，如节点的角色（master 候选、数据节点等）、版本号等。
2. 故障感知：当一个节点在一定时间内（默认是 30 秒，这个时间可以通过 discovery.zen.fd.ping_timeout 配置）没有收到来自另一个节点的心跳消息时，就会认为该节点可能发生了故障。这个故障检测机制基于节点间的双向心跳，即每个节点不仅要发送心跳，也要接收其他节点的心跳。
3. Master 选举触发：如果疑似故障的节点是 master 节点，那么其他 master 候选节点（具备 master_eligible 角色的节点）会开始准备进行新一轮的 master 选举。在选举过程中，节点会交换选票，每个 master 候选节点会将选票投给它认为最合适的节点。通常，具有最高版本号、最高节点 ID 等综合因素最优的节点会赢得选举，成为新的 master 节点。
4. 集群状态更新：一旦新的 master 节点选举出来，它会负责更新整个集群的状态信息。新的 master 节点会向集群中的所有节点广播新的集群状态，包括哪些节点是活动的、哪些分片应该分配到哪些节点上等信息。节点接收到新的集群状态后，会根据这些信息调整自己的状态和行为，例如重新分配分片等操作，以确保集群恢复到正常的工作状态。

核心组件

1. 节点：
   • Master 候选节点：具备成为 master 节点资格的节点，在 master 故障检测到后，参与 master 选举过程。它们通过内部通信机制交换选票，最终确定新的 master 节点。
   • 数据节点：负责存储和处理数据分片。虽然不直接参与 master 选举，但在 master 节点发生故障并选举出新 master 后，数据节点会接收新 master 广播的集群状态更新，并根据新的状态进行数据分片的调整，如重新分配分片等操作。
2. 通信模块：负责节点之间的心跳消息发送和接收，以及选举过程中的选票交换等通信工作。它基于内部的传输协议（如 TCP），确保节点间通信的可靠性和高效性。
3. 选举模块：运行在 master 候选节点上，负责处理选举相关的逻辑。包括选票的收集、比较，以及确定最终的新 master 节点。选举算法通常基于 Zen Discovery 机制，通过比较节点的版本号、节点 ID 等因素来决定哪个节点成为新的 master。
4. 集群状态管理模块：主要由 master 节点负责。当新的 master 节点选举产生后，该模块负责生成新的集群状态，并将其广播给集群中的所有节点。同时，在日常运行中，也负责监控集群状态的变化，如节点的加入、离开等，并及时更新集群状态。