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面试题:ElasticSearch触发allocation的智能机制中,如何通过cluster.routing.allocation.awareness配置避免分片集中在特定故障域?

详细说明cluster.routing.allocation.awareness的原理和配置方法,并且举例说明在实际场景中如何利用它来避免分片集中在特定的故障域(如同一机架、同一数据中心等),以提高系统的高可用性。
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原理

cluster.routing.allocation.awareness 是 Elasticsearch 中用于控制分片在集群节点间分布的配置选项。它的核心原理是基于节点的元数据属性(如机架、数据中心等标识)来进行分片分配,目的是确保不同分片尽可能均匀地分布在不同的故障域,避免因某个故障域出现问题(如整个机架断电、数据中心网络故障等)导致大量分片不可用,从而提高系统的高可用性。

当启用此功能时,Elasticsearch 在分配分片时会检查节点的相关属性,并尝试将主分片及其副本分片分配到具有不同属性值的节点上。例如,如果以机架作为故障域,节点通过设置机架相关属性,Elasticsearch 会尽量将分片分散到不同机架的节点,这样即使某个机架出现故障,其他机架上的分片副本仍可继续提供服务。

配置方法

  1. 节点属性配置:首先需要在每个节点的配置文件(elasticsearch.yml)中设置与故障域相关的节点属性。例如,以机架为例:
node.attr.rack: rack1

这里 rack1 是机架的标识,可以根据实际情况修改。如果有多个机架,不同节点设置不同的 rack 值,如 rack2rack3 等。对于数据中心,可以类似设置:

node.attr.dc: dc1
  1. 集群配置:在集群层面启用 cluster.routing.allocation.awareness 并指定依据的属性。同样以机架为例,在 elasticsearch.yml 或通过动态配置 API 设置:
cluster.routing.allocation.awareness.attributes: rack

这就告诉 Elasticsearch 在分配分片时依据 rack 这个节点属性来分配。

实际场景举例

假设我们有一个 Elasticsearch 集群,分布在两个数据中心(dc1dc2),每个数据中心内有三个机架(rack1rack2rack3),每个机架上有若干 Elasticsearch 节点。

  1. 节点属性配置
    • dc1 数据中心 rack1 上的节点,其 elasticsearch.yml 配置:
node.attr.dc: dc1
node.attr.rack: rack1
- 在 `dc1` 数据中心 `rack2` 上的节点,配置为:
node.attr.dc: dc1
node.attr.rack: rack2
- 以此类推,在 `dc2` 数据中心的节点也类似配置不同的 `dc` 和 `rack` 值。

2. 集群配置:在集群的 elasticsearch.yml 中设置:

cluster.routing.allocation.awareness.attributes: rack
  1. 分片分配效果:当创建一个索引时,Elasticsearch 会尽量将主分片和副本分片分配到不同机架的节点上。例如,一个索引有 3 个主分片和 2 个副本分片,Elasticsearch 会尝试将这些分片分布在尽可能多的不同机架上。这样,如果 dc1 数据中心的 rack1 出现故障,由于其他分片分布在 rack2rack3 以及 dc2 数据中心的机架上,索引仍然可以保持可用,大大提高了系统的高可用性。如果还想进一步以数据中心为维度进行分片分配,可在集群配置中增加:
cluster.routing.allocation.awareness.force.rack.values: rack1,rack2,rack3
cluster.routing.allocation.awareness.force.dc.values: dc1,dc2

这样不仅可以在机架层面,还能在数据中心层面确保分片的合理分布,增强系统应对不同级别故障域故障的能力。