面试题：ElasticSearch选举算法分布式实现中的故障处理机制

Question

在ElasticSearch选举算法的分布式实现中，如果某个节点出现故障，整个选举过程会如何进行调整以保证集群的正常运行？请详细阐述故障检测、隔离以及重新选举的具体流程。

Answer 1

故障检测

1. 节点间心跳机制：Elasticsearch 集群中的节点通过定期发送心跳（ping）消息来互相监控状态。每个节点会周期性地向其他节点发送 ping 请求，并期望在一定时间内收到响应。如果在设定的时间（如 discovery.zen.ping_timeout 配置项指定的时间，默认 3 秒）内未收到某个节点的响应，该节点会被标记为疑似故障。
2. 集群状态监控：主节点负责维护整个集群的状态信息，包括节点列表、分片分配等。主节点也会通过心跳来监控所有节点的状态。如果主节点在一定时间内未收到某个节点的心跳，它会更新集群状态，将该节点标记为可能故障。

隔离

1. 移除故障节点信息：一旦主节点确认某个节点故障（经过多次心跳失败确认），它会在集群状态中移除该故障节点的信息。这包括从节点列表中删除该节点的记录，以及更新涉及该节点的分片分配信息。
2. 数据分片重新分配：由于故障节点上可能承载着数据分片，主节点会根据集群当前的状态（如其他节点的负载、剩余空间等），重新分配这些分片到其他健康的节点上。这一过程会触发数据的复制和迁移，以确保数据的可用性和冗余性。

重新选举

1. 选举资格检查：当主节点故障时，集群需要重新选举产生新的主节点。首先，候选主节点（通过 node.master: true 配置的节点）会检查自身是否符合选举条件。这些条件包括节点的版本兼容性、是否具有完整的集群状态信息等。
2. 选举过程：
   • 符合条件的候选主节点会发起选举请求，向其他候选主节点发送投票请求。
   • 每个候选主节点在收到投票请求后，会根据一定的规则（如节点 ID 的字典序、节点的权重等，具体由选举算法决定）决定是否投票给该请求节点。
   • 当某个候选主节点获得超过半数（discovery.zen.minimum_master_nodes 配置项，建议设置为 (master_eligible_nodes / 2) + 1）的投票时，它将成为新的主节点。
3. 集群状态恢复：新的主节点当选后，它会从其他节点收集最新的集群状态信息，以确保自己拥有完整且一致的状态。然后，主节点会向所有节点广播新的集群状态，使整个集群恢复正常运行，并继续监控节点状态，处理可能出现的故障。