elasticsearch集群cluster discovery可配式模块示例分析
作者：zziawan
前言
elasticsearch cluster实现了自己发现机制zen。Discovery功能主要包括以下几部分内容：master选举，master错误探测，集群中其它节点探测，单播多播ping。本篇会首先概述以下Discovery这一部分的功能，然后介绍节点检测。其它内容会在接下来介绍。
Discovery模块的概述
discovery是可配式模块，官方支持亚马逊的Azure discovery，Google Compute Engine，EC2 Discovery三种发现机制，根据插件规则完全可以自己实现其它的发现机制。整个模块通过实现guice的DiscoveryModule对外提供模块的注册和启动， 默认使用zen discovery。发现模块对外接口为DiscoveryService，它的方法如下所示：
它本质上是discovery的一个代理，所有的功能最终都是由所绑定的discovery所实现的。节点启动时通过DiscoveryModule获取DiscoveryService，然后启动DiscoveryService，DiscoveryService启动绑定的Discovery，整个功能模块就完成了加载和启动。这也是elasticsearch所有模块的实现方式，通过module对外提供绑定和获取，通过service接口对外提供模块的功能，在后面的分析中会经常遇到。
cluster节点探测
接下来分析cluster的一个重要功能就是节点探测。cluster中不能没有master节点，因此集群中所有节点都要周期探测master节点，一旦无法检测到，将会进行master选举。同时作为master，对于节点变动也要时刻关注，因此它需要周期性探测集群中所有节点，确保及时剔除已经宕机的节点。这种相互间的心跳检测就是cluster的faultdetection。下图是faultdetection的继承关系：
有两种实现方式，分别是master探测集群中其它节点和其它节点对master节点的探测。
FaultDetection只要一个抽象方法handleTransportDisconnect，该方法在内部类FDConnectionListener中被调用。在elasticsearch中大量使用了listener的异步方式，异步可以极大提升系统性能。它的代码如下所示：
private class FDConnectionListener implements TransportConnectionListener {
@Override
public void onNodeConnected(DiscoveryNode node) {
}
@Override
public void onNodeDisconnected(DiscoveryNode node) {
handleTransportDisconnect(node);
}
}faultdetection启动时会注册相应的FDConnetionListener，当探测到节点丢失，会通过onNodeDisconnected方法回调对于的handleTransportDisconnect进行处理。
MasterFaultDetection的启动代码
private void innerStart(final DiscoveryNode masterNode) {
this.masterNode = masterNode;
this.retryCount = 0;
this.notifiedMasterFailure.set(false);
// 尝试连接master节点
try {
transportService.connectToNode(masterNode);
} catch (final Exception e) {
// 连接失败通知masterNode失败
notifyMasterFailure(masterNode, "failed to perform initial connect [" + e.getMessage() + "]");
return;
}
//关闭之前的masterping，重启新的masterping
if (masterPinger != null) {
masterPinger.stop();
}
this.masterPinger = new MasterPinger();
// 周期之后启动masterPing，这里并没有周期启动masterPing，只是设定了延迟时间。
threadPool.schedule(pingInterval, ThreadPool.Names.SAME, masterPinger);
}代码有有详细注释，就不再过多解释。
master连接失败的逻辑
代码如下：
private void notifyMasterFailure(final DiscoveryNode masterNode, final String reason) {
if (notifiedMasterFailure.compareAndSet(false, true)) {
threadPool.generic().execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//通知所有listener master丢失
for (Listener listener : listeners) {
listener.onMasterFailure(masterNode, reason);
}
}
});
stop("master failure, " + reason);
}
}在ZenDiscovery中实现了listener.onMasterFailure接口。会进行master丢失的相关处理，在后面再分析。
MasterPing的关键代码
private class MasterPinger implements Runnable {
private volatile boolean running = true;
public void stop() {
this.running = false;
}
@Override
public void run() {
if (!running) {
// return and don't spawn...
return;
}
final DiscoveryNode masterToPing = masterNode;
final MasterPingRequest request = new MasterPingRequest(clusterService.localNode().id(), masterToPing.id(), clusterName);
final TransportRequestOptions options = options().withType(TransportRequestOptions.Type.PING).withTimeout(pingRetryTimeout);
transportService.sendRequest(masterToPing, MASTER_PING_ACTION_NAME, request, options, new BaseTransportResponseHandler<MasterPingResponseResponse>() {
@Override
public MasterPingResponseResponse newInstance() {
return new MasterPingResponseResponse();
}
@Override
public void handleResponse(MasterPingResponseResponse response) {
if (!running) {
return;
}
// reset the counter, we got a good result
MasterFaultDetection.this.retryCount = 0;
// check if the master node did not get switched on us..., if it did, we simply return with no reschedule
if (masterToPing.equals(MasterFaultDetection.this.masterNode())) {
// 启动新的ping周期
threadPool.schedule(pingInterval, ThreadPool.Names.SAME, MasterPinger.this);
}
}
@Override
public void handleException(TransportException exp) {
if (!running) {
return;
}
synchronized (masterNodeMutex) {
// check if the master node did not get switched on us...
if (masterToPing.equals(MasterFaultDetection.this.masterNode())) {
if (exp instanceof ConnectTransportException || exp.getCause() instanceof ConnectTransportException) {
handleTransportDisconnect(masterToPing);
return;
} else if (exp.getCause() instanceof NoLongerMasterException) {
logger.debug("[master] pinging a master {} that is no longer a master", masterNode);
notifyMasterFailure(masterToPing, "no longer master");
return;
} else if (exp.getCause() instanceof NotMasterException) {
logger.debug("[master] pinging a master {} that is not the master", masterNode);
notifyMasterFailure(masterToPing, "not master");
return;
} else if (exp.getCause() instanceof NodeDoesNotExistOnMasterException) {
logger.debug("[master] pinging a master {} but we do not exists on it, act as if its master failure", masterNode);
notifyMasterFailure(masterToPing, "do not exists on master, act as master failure");
return;
}
int retryCount = ++MasterFaultDetection.this.retryCount;
logger.trace("[master] failed to ping [{}], retry [{}] out of [{}]", exp, masterNode, retryCount, pingRetryCount);
if (retryCount >= pingRetryCount) {
logger.debug("[master] failed to ping [{}], tried [{}] times, each with maximum [{}] timeout", masterNode, pingRetryCount, pingRetryTimeout);
// not good, failure
notifyMasterFailure(masterToPing, "failed to ping, tried [" + pingRetryCount + "] times, each with maximum [" + pingRetryTimeout + "] timeout");
} else {
// resend the request, not reschedule, rely on send timeout
transportService.sendRequest(masterToPing, MASTER_PING_ACTION_NAME, request, options, this);
}
}
}
}
);
}
}MasterPing是一个线程，在innerStart的方法中没有设定周期启动masterping，但是masterping需要周期进行，这个秘密就在run 方法中，如果ping成功就会重启一个新的ping。这样既保证了ping线程的唯一性同时也保证了ping的顺序和间隔。
ping的方式跟之前一样是也是通过transport发送一个masterpingrequest，进行一个连接。节点收到该请求后，如果已不再是master会抛出NotMasterException，状态更新出差会抛出其它异常，异常会通过。否则会正常响应notifyMasterFailure方法处理跟启动逻辑一样。
对于网络问题导致的无响应情况，会调用handleTransportDisconnect(masterToPing)方法处理。masterfaultDetection对该方法的实现如下：
protected void handleTransportDisconnect(DiscoveryNode node) {
//这里需要同步
synchronized (masterNodeMutex) {
//master 已经换成其它节点，就没必要再连接
if (!node.equals(this.masterNode)) {
return;
}
if (connectOnNetworkDisconnect) {
try {
//尝试再次连接
transportService.connectToNode(node);
// if all is well, make sure we restart the pinger
if (masterPinger != null) {
masterPinger.stop();
}
//连接成功启动新的masterping
this.masterPinger = new MasterPinger();
// we use schedule with a 0 time value to run the pinger on the pool as it will run on later
threadPool.schedule(TimeValue.timeValueMillis(0), ThreadPool.Names.SAME, masterPinger);
} catch (Exception e) {
//连接出现异常，启动master节点丢失通知
logger.trace("[master] [{}] transport disconnected (with verified connect)", masterNode);
notifyMasterFailure(masterNode, "transport disconnected (with verified connect)");
}
} else {
//不需要重连，通知master丢失。
logger.trace("[master] [{}] transport disconnected", node);
notifyMasterFailure(node, "transport disconnected");
}
}
}这就是masterfaultDetection的整个流程：启动中如果master丢失则通知节点丢失，否则在一定延迟（3s）后启动masterping，masterping线程尝试连接master节点，如果master节点网络失联，尝试再次连接。master节点收到masterpingrequest后首先看一下自己还是不是master，如果不是则抛出异常，否则正常回应。节点如果收到响应是异常则启动master丢失通知，否则此次ping结束。在一定延迟后启动新的masterping线程。
NodeFaultDetection的逻辑跟实现上跟MasterFualtDetetion相似，区别主要在于ping异常处理上。当某个节点出现异常或者没有响应时，会启动节点丢失机制，只是受到通知后的处理逻辑不通。就不再详细分析，有兴趣可以参考具体代码,希望大家以后多多支持脚本之家！