面试题：ElasticSearch集群中节点角色及故障处理机制

Question

详细描述ElasticSearch集群中不同节点角色（如主节点、数据节点、协调节点等）的职责和功能。当某个数据节点发生故障时，ElasticSearch集群是如何自动处理以保证数据可用性和查询性能的，涉及到哪些具体的机制和流程？

Answer 1

ElasticSearch集群节点角色职责与功能

1. 主节点（Master Node）
   • 职责：负责管理集群的元数据信息，如索引的创建、删除，节点的加入和离开等。它不参与数据的存储和搜索。
   • 功能：
     • 决定哪些节点属于当前集群，维护集群的状态信息。
     • 处理索引相关的创建、删除、更新映射等操作。
2. 数据节点（Data Node）
   • 职责：负责存储和管理实际的数据分片，执行数据的增删改查（CRUD）操作。
   • 功能：
     • 保存索引数据，将数据以分片的形式存储在本地磁盘。
     • 执行对本地数据分片的写入和读取操作，响应来自协调节点的搜索请求。
3. 协调节点（Coordinating Node）
   • 职责：接收客户端的请求，并将请求分发到合适的数据节点，然后收集各个数据节点的响应，最后将合并后的结果返回给客户端。
   • 功能：
     • 负载均衡请求，根据集群状态将搜索或写入请求合理分配到数据节点。
     • 合并数据节点返回的结果，对搜索结果进行排序、聚合等最终处理后返回给客户端。

数据节点故障时的处理机制和流程

1. 副本复制机制
   • 原理：ElasticSearch允许为每个主分片创建多个副本分片。当某个数据节点发生故障时，该节点上的主分片不可用，但对应的副本分片可以被提升为新的主分片。
   • 流程：
     • 主节点检测到故障数据节点及其不可用的主分片。
     • 主节点从其他拥有该主分片副本的节点中选择一个副本分片，将其提升为新的主分片。
2. 重新分配分片
   • 原理：为了保持集群的负载均衡和数据分布合理，ElasticSearch会将故障节点上的其他分片（包括副本分片）重新分配到集群中的其他健康节点。
   • 流程：
     • 主节点根据集群状态和节点负载情况，确定新的分片分配方案。
     • 向相关节点发送命令，将分片从故障节点的原位置复制到新的节点上。
3. 更新集群状态
   • 原理：主节点在处理完分片的提升和重新分配后，需要更新集群的状态信息，以便其他节点能够了解最新的集群情况。
   • 流程：
     • 主节点将新的集群状态信息广播给所有节点。
     • 其他节点接收并更新本地的集群状态缓存，确保整个集群状态的一致性。
4. 查询性能维持
   • 原理：在数据节点故障处理过程中，协调节点会根据新的集群状态调整请求的分发策略。对于涉及故障节点数据的查询，协调节点会将请求发送到新的主分片或副本分片所在节点。
   • 流程：
     • 协调节点在接收到客户端查询请求后，查询本地缓存的最新集群状态。
     • 根据集群状态，将请求路由到包含所需数据分片的健康节点，以保证查询性能不受太大影响。