ES 选举Master节点机制

ES采用主从模式架构，Master节点的选取对整个集群的可用性及数据一致性都起到了关键作用，下面介绍一下ES选取主节点的流程（版本6.1）

整体流程

选举临时Master节点，判断如果本节当选，则等待选票超过半数，成为真正的Master节点，如果本节点不是临时Master节点，则尝试加入集群，加入集群其实是投票的过程，整体流程如下：

1 选取临时节点

1.1 ping所有节点，获取节点列表fullPingResponses，并将自己添加到列表中

1.2 构建目前存在的master列表activeMasters

获取请求结果的所有节点的master节点

List<DiscoveryNode> activeMasters = new ArrayList<>();
for (ZenPing.PingResponse pingResponse : pingResponses) {
    // We can't include the local node in pingMasters list, otherwise we may up electing ourselves without
    // any check / verifications from other nodes in ZenDiscover#innerJoinCluster()
    if (pingResponse.master() != null && !localNode.equals(pingResponse.master())) {
        activeMasters.add(pingResponse.master());
    }
}

1.3构建master候选列表masterCandidates

将ping获取的列表中，在启动时node.master true 的筛选出来，作为候选master

List<ElectMasterService.MasterCandidate> masterCandidates = new ArrayList<>();
for (ZenPing.PingResponse pingResponse : pingResponses) {
    if (pingResponse.node().isMasterNode()) {
        masterCandidates.add(new ElectMasterService.MasterCandidate(pingResponse.node(), pingResponse.getClusterStateVersion()));
    }
}

2 选择出临时master

整体流程如下：

• 判断activeMasters是否为空，如果不为空从activeMasters中选取一个节点作为临时主节点；

public DiscoveryNode tieBreakActiveMasters(Collection<DiscoveryNode> activeMasters) {
    return activeMasters.stream().min(ElectMasterService::compareNodes).get();
}

直接使用选取排序后最小的作为临时master，比较器的规则：

/** master nodes go before other nodes, with a secondary sort by id **/
    private static int compareNodes(DiscoveryNode o1, DiscoveryNode o2) {
    if (o1.isMasterNode() && !o2.isMasterNode()) {
        return -1;
    }
    if (!o1.isMasterNode() && o2.isMasterNode()) {
        return 1;
    }
    // 直接使用node的id进行比较
    return o1.getId().compareTo(o2.getId());
}

• 如果activeMasters为空，则从候选列表masterCandidates中选取一个作为临时主节点;

在masterCandidates中选取主节点时，首先需要判断候选人数是否达到了半数以上，当满足半数以上时，开始选择主节点，选择主节点的规则比较简单：

public static int compare(MasterCandidate c1, MasterCandidate c2) {
    // we explicitly swap c1 and c2 here. the code expects "better" is lower in a sorted
    // list, so if c2 has a higher cluster state version, it needs to come first.
    int ret = Long.compare(c2.clusterStateVersion, c1.clusterStateVersion);
    if (ret == 0) {
        ret = compareNodes(c1.getNode(), c2.getNode());
    }
    return ret;
}

先比较集群状态的版本，选择集群状态版本较高的作为临时master，如果相同，则按照和activeMasters中选取的方式一样取ID较小的作为临时Master；

确立Master或者加入集群

• 如果本节点被选为临时Master，等待（默认30s）足够多节点加入本节点（超过一半）后，完成选举，并发布新的clusterState
• 如果其他节点本选为临时Master节点，向Master节点发送加入集群的请求，等待（1分钟）回复，最终master会发布集群状态，并确认客户join请求；

如果以上处理失败，则重新开始新一轮的选举；

节点失效监测

• Master节点启动NodesFaultDetection定期监测加入集群的节点是否活跃；
• 非Master节点启动MasterFaultDetection定期监测Master节点是否活跃；

节点监测都是通过定期（1s）发送ping探测节点是否正常，如果超过3次，则开始处理节点离开事件；

NodesFaultDetection事件处理

检查集群是否达到了法定节点数（过半），如果不足，则放弃Master重新加入集群，这样做的目的是为了防止产生双主，例如集群中有5个节点[A,B,C,D,E]，A为主节点，由于某种原因，集群网络出现分区[A,B],[C,D,E],这时候[C,D,E] 组成的分区监测不到主节点开始处理MasterFaultDetection重新选举主节点，假设选举C为主节点；由于A节点无法监测到[C,D,E]三个节点，开始处理NodesFaultDetection，这时候如果A所在分区如果不监测法定节点数，继续作为主节点；整个集群会出现两个主节点A,C;

MasterFaultDetection事件处理

监测到主节点离线后回重新监测法定节点数，并进行新一轮的选择；