面试题：ElasticSearch MasterFaultDetection事件恢复中的选举机制

Question

在ElasticSearch因MasterFaultDetection事件触发恢复时，新Master节点的选举机制是怎样的？请详细说明选举过程中的条件判断、影响因素以及可能出现的异常情况及处理方式。

Answer 1

选举机制概述

在Elasticsearch中，基于Zen Discovery机制进行Master节点选举。当MasterFaultDetection事件触发恢复时，候选Master节点（配置 node.master: true 的节点）之间通过交换ping请求和响应来发现彼此，并确定新的Master。

条件判断

1. 节点ID：每个节点都有唯一的节点ID。在选举过程中，节点ID会作为一个标识。
2. 节点权重：可以通过 node.master_weight 配置项设置节点的权重，权重高的节点在选举中有更大优势。默认为1。权重值范围是0 - 1000。
3. 选举版本：每个参与选举的节点都有一个选举版本号。版本号高的节点优先成为Master。
4. 集群状态版本：节点保存的集群状态版本号。版本号越高，表示该节点拥有的集群状态信息越新。

影响因素

1. 网络稳定性：节点之间的网络连接质量直接影响选举过程。如果网络不稳定，可能导致ping请求和响应丢失，影响节点间信息交换。
2. 节点数量：集群中的候选Master节点数量对选举有影响。法定人数（quorum）是选举的关键，法定人数计算公式为 (master_eligible_nodes / 2) + 1。只有超过法定人数的节点参与选举，选举才可能成功。
3. 节点负载：节点的CPU、内存等资源负载情况会间接影响选举。高负载可能导致节点处理选举相关消息延迟。

异常情况及处理方式

1. 脑裂问题
   • 情况描述：当网络分区发生时，集群可能被分割成多个部分，每个部分都可能选举出自己的Master节点，形成多个“大脑”，这就是脑裂问题。
   • 处理方式：通过设置合理的 discovery.zen.minimum_master_nodes 配置项（等同于法定人数）来避免脑裂。如果某个分区中的节点数量未达到法定人数，就无法选举出Master，从而防止脑裂。同时，Elasticsearch 7.0 及之后版本默认启用了 cluster.auto_failover 机制，用于检测和解决脑裂问题。
2. 选举超时
   • 情况描述：如果在选举过程中，由于网络延迟或其他原因，节点在规定时间内没有收到足够的响应，就会发生选举超时。
   • 处理方式：节点会重新发起选举过程。可以通过 discovery.zen.ping_timeout 配置项调整ping请求的超时时间，默认是3秒。适当增加超时时间可以在网络不稳定时减少选举超时的概率。
3. 节点故障
   • 情况描述：在选举过程中，如果候选Master节点发生故障，可能导致选举中断或结果异常。
   • 处理方式：其他存活的节点会检测到故障节点的离开（通过节点的ping机制），然后重新进行选举，将故障节点排除在选举之外。