1.概述

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继续跟中华石杉老师学习ES，第64篇

课程地址： https://www.roncoo.com/view/55

相关阅读：【Elasticsearch】 es 集群发现机制

2.zen discovery集群发现机制

2.1 问题

Q：现在有多台主机，每台机器部署一个es进程，每台机器都启动一个es进程，你怎么让多台机器上的多个es进程，互相发现对方，然后完美的组成一个生产环境的es集群呢？？

默认情况下，es进程会绑定在自己的回环地址上，也就是127.0.0.1，然后扫描本机上的9300~9305端口号，尝试跟那些端口上启动的其他es进程进行通信，然后组成一个集群。这对于在本机上搭建es（伪）集群的开发环境是很方便的。

但是对于生产环境下的集群是不行的，需要将每台es进程绑定在一个非回环的ip地址上，才能跟其他节点进行通信，同时需要使用集群发现机制来跟其他节点上的es node进行通信。

大家还记不记得，我们如果在windows上自己玩儿的话，是不是说，你直接启动多个es进程，他们自己就会组成一个集群

在生产环境中的多台机器上部署es集群，就涉及到了es的discovery机制，也就是集群中各个节点互相发现然后组成一个集群的机制，同时discovery机制也负责es集群的master选举，关于master，一会儿说。

默认情况下，elasticsearch 集群中每个节点都有成为主节点的资格，也都存储数据，还可以提供查询服务。这些功能是由两个属性控制的。

node.master
node.data

默认情况下这两个属性的值都是true。

还有一个协调节点 coordinate 节点。

node.master：这个属性表示节点是否具有成为主节点的资格 . 注意：此属性的值为 true，并不意味着这个节点就是主节点。因为真正的主节点，是由多个具有主节点资格的节点进行选举产生的。所以，这个属性只是代表这个节点是不是具有主节点选举资格。
node.data：这个属性表示节点是否存储数据。

2.2 master、data 和 client 节点

es是一种peer to peer，也就是p2p点对点的分布式系统架构，不是hadoop生态普遍采用的那种master-slave主从架构的分布式系统。集群中的每个node是直接跟其他节点进行通信的，而不是hadoop生态系统中的那种master-slave分布式系统架构。

几乎所有的API操作，比如index，delete，search，等等，都不是说client跟master通信，而是client跟任何一个node进行通信，那个node再将请求转发给对应的node来进行执行。

两个角色，master node，data node。正常情况下，就只有一个master node。master node的责任就是负责维护整个集群的状态信息，也就是一些集群元数据信息，同时在node加入集群或者从集群中下线时，重新分配shard，或者是创建或删除了一个索引。包括每次cluster state如果有改变的化，那么master都会负责将集群状态同步给所有的node。

master node负责接收所有的cluster state相关的变化信息，然后将这个改变后的最新的cluster state推动给集群中所有的data node，集群中所有的node都有一份完整的cluster state。只不过master node负责维护而已。其他的node，除了master之外的node，就是负责数据的存储和读写的，写入索引，搜索数据，data node。

2.3 cluster.name

如果要让多个node组成一个es集群，首先第一个要设置的参数，就是cluster.name，多个node的cluster.name如果一样，才满足组成一个集群的基本条件。

这个cluster.name的默认值是elasticsearch，在生产环境中，一定要修改这个值，否则可能会导致未知的node无端加入集群，造成集群运行异常。

而es中默认的discovery机制，就是zen discovery机制

zen discovery机制提供了unicast discovery集群发现机制，集群发现时的节点间通信是依赖的transport module，也就是es底层的网络通信模块和协议。

es默认配置为使用unicast集群发现机制，以让经过特殊配置的节点可以组成一个集群，而不是随便哪个节点都可以组成一个集群。

但是默认配置下，unicast是本机，也就是localhost，因此只能在一台机器上启动多个node来组成一个集群。

虽然es还是会提供multicast plugin作为一个发现机制，但是已经不建议在生产环境中使用了。虽然我们可能想要multicast的简单性，就是所有的node可以再接收到一条multicast ping之后就立即自动加入集群。但是multicast机制有很多的问题，而且很脆弱，比如网络有轻微的调整，就可能导致节点无法发现对方。

因此现在建议在生产环境中用unicast机制，提供一个es种子node作为中转路由节点就可以了。

（0）master node、data node、network.host

给集群规划出专门的master eligible node和data node

master node，master eligible node(master 候选节点)，data node

你配置的时候，是配置多个node变成master eligible node，但是只是说，从这些master eligible node选举一个node出来作为master node，其他master eligible node只是接下来有那个master node故障的时候，接替他的资格，但是还是作为data node去使用的。

一般建议master eligible node给3个即可：

node.master: true
node.data: false

剩下的node都设置为data node：

node.master: false
node.data: true

但是如果一个小集群，就10个以内的节点，那就所有节点都可以作为master eligible node以及data node即可，超过10个node的集群再单独拆分master和data node吧

如果你的节点数量小于10个，小集群，那所有的node，就不要做额外的配置了，master eligible node，同时也是data node

默认情况下，es会将自己绑定到127.0.0.1上，对于运行一个单节点的开发模式下的es是ok的。

但是为了让节点间可以互相通信以组成一个集群，需要让节点绑定到一个ip地址上，非回环的地址，一般会配置：

network.host: 192.168.1.10

一旦我们配置了network.host，那么es就会认为我们从开发模式迁移到生产模式，同时会启用一系列的bootstrap check。

2.4 ping

ping是一个node用discovery机制来发现其他node的一个过程

2.5 unicast

unicast discovery集群发现机制是要求配置一个主机列表，用来作为gossip（流言式）通信协议的路由器。这些机器如果通过hostname来指定，那么在ping的时候会被解析为ip地址。

unicast discovery机制最重要的两个配置如下所示：

hosts：用逗号分割的主机列表
hosts.resolve_timeout：hostname被DNS解析为ip地址的timeout等待时长

简单来说，如果要让多个节点发现对方并且组成一个集群，那么就得有一个中间的公共节点，然后不同的节点就发送请求到这些公共节点，接着通过这些公共节点交换各自的信息，进而让所有的node感知到其他的node存在，并且进行通信，最后组成一个集群。这就是基于gossip流言式通信协议的unicast集群发现机制。

当一个node与unicast node list中的一个成员通信之后，就会接收到一份完整的集群状态，这里会列出集群中所有的node。

接着那个node再通过cluster state跟master通信，并且加入集群中。这就意味着，我们的unicast list node是不需要列出集群中的所有节点的。只要提供少数几个node，比如3个，让新的node可以连接上即可。

如果我们给集群中分配了几个节点作为专门的master节点，那么只要列出我们那三个专门的master节点即可。用如下的配置即可：

discovery.zen.ping.unicast.hosts: ["host1", "host2:port"]

几个比较重要的配置项：

cluster.name
node.name
network.host
discovery.zen.ping.unicast.hosts

主要步骤：

已经初步配置好了，各个节点，首先通过network.host绑定到了非回环的ip地址，从而可以跟其他节点通信
通过discovery.zen.ping.unicast.hosts配置了一批unicast中间路由的node
所有node都可以发送ping消息到路由node，再从路由node获取cluster state回来
接着所有node会选举出一个master
所有node都会跟master进行通信，然后加入master的集群
要求cluster.name必须一样，才能组成一个集群
node.name就标识出了每个node我们自己设置的一个名称

2.6 master选举

在ping发现过程中，为集群选举出一个master也是很重要的，es集群会自动完成这个操作。这里建议设置discovery.zen.ping_timeout参数（默认是3s），如果因为网络慢或者拥塞，导致master选举超时，那么可以增加这个参数，确保集群启动的稳定性。

在完成一个集群的master选举之后，每次一个新的node加入集群，都会发送一个join request到master node，可以设置discovery.zen.join_timeout保证node稳定加入集群，增加join的timeout等待时长，如果一次join不上，默认会重试20次。

如果master node被停止了，或者自己宕机了，那么集群中的node会再次进行一次ping过程，并且选举出一个新的master。如果discovery.zen.master_election.ignore_non_master_pings设置为了true，那么会强制区分master候选节点，如果node的node.master设置为了false，还来发送ping请求参与master选举，那么这些node会被忽略掉，因为他们没有资格参与。

discovery.zen.minimum_master_nodes参数用于设置对于一个新选举的master，要求必须有多少个master候选node去连接那个新选举的master。而且还用于设置一个集群中必须拥有的master候选node。如果这些要求没有被满足，那么master node就会被停止，然后会重新选举一个新的master。这个参数必须设置为我们的master候选node的quorum数量。一般避免说只有两个master候选node，因为2的quorum还是2。如果在那个情况下，任何一个master候选节点宕机了，集群就无法正常运作了。

2.7 集群故障的探查

es有两种集群故障探查机制，

第一种是通过master进行的，master会ping集群中所有的其他node，确保它们是否是存活着的
第二种，每个node都会去ping master node来确保master node是存活的，否则就会发起一个选举过程。

有下面三个参数用来配置集群故障的探查过程：

ping_interval：每隔多长时间会ping一次node，默认是1s
ping_timeout：每次ping的timeout等待时长是多长时间，默认是30s
ping_retries：如果一个node被ping多少次都失败了，就会认为node故障，默认是3次

2.8 集群状态更新

master node是集群中唯一一个可以对cluster state进行更新的node。

master node每次会处理一个集群状态的更新事件，应用这次状态更新，然后将更新后的状态发布到集群中所有的node上去。

每个node都会接收publish message，ack这个message，但是不会应用这个更新。

如果master没有在discovery.zen.commit_timeout指定的时间内（默认是30s），从至少discovery.zen.minimum_master_nodes个节点获取ack响应，那么这次cluster state change事件就会被reject，不会应用。

但是一旦在指定时间内，指定数量的node都返回了ack消息，那么cluster state就会被commit，然后一个message会被发送给所有的node。

所有的node接收到那个commit message之后，接着才会将之前接收到的集群状态应用到自己本地的状态副本中去。

接着master会等待所有节点再次响应是否更新自己本地副本状态成功，在一个等待超时时长内，如果接收到了响应，那么就会继续处理内存queue中保存的下一个更新状态。

discovery.zen.publish_timeout默认是30s，这个超时等待时长是从plublish cluster state开始计算的。

2.9 不因为master宕机阻塞集群操作

如果要让集群正常运转，那么必须有一个master，还有discovery.zen.minimum_master_nodes指定数量的master候选node，都在运行。discovery.zen.no_master_block可以控制当master当即时，什么样的操作应该被拒绝。有下面两个选项：

all：一旦master宕机，那么所有的操作都会被拒绝
write：这是默认的选项，所有的写操作都会被拒绝，但是读操作是被允许的

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