高并发分布式——主节点选举

1. 概述

本文主要分享 Elastic-Job-Lite 主节点选举。

涉及到主要类的类图如下:

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2. 为什么需要选举主节点

首先我们来看一段官方对 Elastic-Job-Lite 的介绍:

Elastic-Job-Lite 定位为轻量级无中心化解决方案,使用 jar 包的形式提供分布式任务的协调服务。

无中心化,意味着 Elastic-Job-Lite 不存在一个中心执行一些操作,例如:分配作业分片项。Elastic-Job-Lite 选举主节点,通过主节点进行作业分片项分配。目前,必须在主节点执行的操作有:分配作业分片项,调解分布式作业不一致状态。

另外,主节点的选举是以作业为维度。例如:有一个 Elastic-Job-Lite 集群有三个作业节点A、B、C,存在两个作业 a、b

,可能 a作业的主节点是 C,b作业的主节点是A。

3. 选举主节点

调用 LeaderService#electLeader()选举主节点。

大体流程如下

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实现代码如下:

// LeaderService.java/*** 选举主节点. */public void electLeader() { log.debug("Elect a new leader now."); jobNodeStorage.executeInLeader(LeaderNode.LATCH, new LeaderElectionExecutionCallback()); log.debug("Leader election completed."); }// JobNodeStorage.javapublic void executeInLeader(final String latchNode, final LeaderExecutionCallback callback) { try (LeaderLatch latch = new LeaderLatch(getClient(), jobNodePath.getFullPath(latchNode))) catch (final Exception ex) { handleException(ex); } }// LeaderElectionExecutionCallback.javaclass LeaderElectionExecutionCallback implements LeaderExecutionCallback {@Overridepublic void execute() { if (!hasLeader()) { // 当前无主节点jobNodeStorage.fillEphemeralJobNode(LeaderNode.INSTANCE, JobRegistry.getInstance().getJobInstance(jobName).getJobInstanceId()); } } }

使用 Curator LeaderLatch 分布式锁,保证同一时间有且仅有一个工作节点能够调用LeaderElectionExecutionCallback#execute()方法执行主节点设置。Curator LeaderLatch 在《Elastic-Job-Lite 源码分析 —— 注册中心》「3.1 在主节点执行操作」有详细解析。

在 LeaderElectionExecutionCallback#execute()为什么要调用 #hasLeader() 呢?

LeaderLatch 只保证同一时间有且仅有一个工作节点,在获得分布式锁的工作节点结束逻辑后,第二个工作节点会开始逻辑,如果不判断当前是否有主节点,原来的主节点会被覆盖。

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选举成功后,Zookeeper 存储作业的主节点:/$/leader/electron/instance为当前节点。该节点为临时节点

[zk: localhost:2181(CONNECTED) 7] get /elastic-job-example-lite-java/javaSimpleJob/leader/election/instance192.168.16.137@-@82496

选举主节点时机

第一种,注册作业启动信息时。

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新的作业启动时,即能保证选举出主节点。

当该作业不存在主节点时,当前作业节点成为主节点。

当该作业存在主节点,当前作业节主节点不变。

第二种,节点数据发生变化时。

class LeaderElectionJobListener extends AbstractJobListener {@Overrideprotected void dataChanged(final String path, final Type eventType, final String data) { if (!JobRegistry.getInstance().isShutdown(jobName) && (isActiveElection(path, data) || isPassiveElection(path, eventType))) { leaderService.electLeader(); } } }

符合重新选举主节点分成两种情况。

主动选举 #isActiveElection(...)

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当作业被禁用( LiteJobConfiguration.disabled = true )时,作业是不存在主节点的。那有同学就有疑问了?LeaderService#electLeader()没做这个限制呀,作业注册作业启动信息时也进行了选举。在「4. 删除主节点」小结,我们会解开这个答案。这里大家先记住这个结论。

根据上面我们说的结论,这里就很好理解了,#isActiveElection()方法判断了两个条件:( 1 ) 不存在主节点;( 2 ) 开启作业,不再禁用,因此需要进行主节点选举落。

这里判断开启作业的方法 #isLocalServerEnabled(...)有点特殊,它不是通过作业节点是否处于开启状态,而是该数据不是将作业节点更新成关闭状态。举个例子:作业节点处于禁用状态,使用运维平台设置作业节点开启,会进行主节点选举;作业节点处于开启状态,使用运维平台设置作业节点禁用,不会进行主节点选举。

被动选举 #isPassiveElection(...)

private boolean isPassiveElection(final String path, final Type eventType) private boolean isLeaderCrashed(final String path, final Type eventType) { return leaderNode.isLeaderInstancePath(path) && Type.NODE_REMOVED == eventType; }

当主节点因为各种情况( 「4. 删除主节点」会列举 )被删除,需要重新进行选举。对的,必须主节点被删除后才可以重新进行选举。

#isPassiveElection(...) 方法判断了两个条件:( 1 ) 原主节点被删除;( 2 ) 当前节点正在运行中(未挂掉),可以参加主节点选举。

#isLeaderCrashed(...)方法虽然命名带有 Crashed英文,实际主作业节点正常退出也符合被动选举条件。

等待主节点选举完成

必须在主节点执行的操作,执行之前,需要判断当前节点是否为主节点。如果主节点已经选举好,可以直接进行判断。但是,不排除主节点还没选举到,因而需要阻塞等待到主节点选举完成后才能进行判断。

实现代码如下:

// LeaderService.java/*** 判断当前节点是否是主节点.* * 如果主节点正在选举中而导致取不到主节点, 则阻塞至主节点选举完成再返回.* * @return 当前节点是否是主节点 */public boolean isLeaderUntilBlock() { // 不存在主节点 && 有可用的服务器节点while (!hasLeader() && serverService.hasAvailableServers()) { log.info("Leader is electing, waiting for {} ms", 100); BlockUtils.waitingShortTime(); if (!JobRegistry.getInstance().isShutdown(jobName) && serverService.isAvailableServer(JobRegistry.getInstance().getJobInstance(jobName).getIp())) { // 当前服务器节点可用electLeader(); } } // 返回当前节点是否是主节点return isLeader(); }

调用 BlockUtils#waitingShortTime()方法,选举不到主节点进行等待,避免不间断、无间隔的进行主节点选举。

4. 删除主节点

有主节点的选举,必然有主节点的删除,否则怎么进行重新选举。

实现代码如下:

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删除主节点时机

第一种,主节点进程正常关闭时。

public final class JobShutdownHookPlugin extends ShutdownHookPlugin {@Overridepublic void shutdown() { CoordinatorRegistryCenter regCenter = JobRegistry.getInstance().getRegCenter(jobName); if (null == regCenter) { return; } LeaderService leaderService = new LeaderService(regCenter, jobName); if (leaderService.isLeader()) { leaderService.removeLeader(); // 移除主节点} new InstanceService(regCenter, jobName).removeInstance(); } }

这个比较好理解,退出进程,若该进程为主节点,需要将自己移除。

第二种,主节点进程 CRASHED 时。

$/leader/electron/instance是临时节点,主节点进程 CRASHED 后,超过最大会话时间,Zookeeper 自动进行删除,触发重新选举逻辑。

第三种,作业被禁用时。

class LeaderAbdicationJobListener extends AbstractJobListener {@Overrideprotected void dataChanged(final String path, final Type eventType, final String data) { if (leaderService.isLeader() && isLocalServerDisabled(path, data)) { leaderService.removeLeader(); } }private boolean isLocalServerDisabled(final String path, final String data) { return serverNode.isLocalServerPath(path) && ServerStatus.DISABLED.name().equals(data); } }

这里就解答上面我们遗留的疑问。被禁用的作业注册作业启动信息时即使进行了主节点选举,也会被该监听器处理,移除该选举的主节点。

第四种,主节点进程远程关闭。

// InstanceShutdownStatusJobListener.javaclass InstanceShutdownStatusJobListener extends AbstractJobListener {@Overrideprotected void dataChanged(final String path, final Type eventType, final String data) { if (!JobRegistry.getInstance().isShutdown(jobName) && !JobRegistry.getInstance().getJobScheduleController(jobName).isPaused() // 作业未暂停调度&& isRemoveInstance(path, eventType) // 移除【运行实例】事件&& !isReconnectedRegistryCenter()) { // 运行实例被移除schedulerFacade.shutdownInstance(); } }private boolean isRemoveInstance(final String path, final Type eventType) { return instanceNode.isLocalInstancePath(path) && Type.NODE_REMOVED == eventType; }private boolean isReconnectedRegistryCenter() { return instanceService.isLocalJobInstanceExisted(); } }// SchedulerFacade.java/*** 终止作业调度.*/public void shutdownInstance() { if (leaderService.isLeader()) { leaderService.removeLeader(); // 移除主节点} monitorService.close(); if (reconcileService.isRunning()) { reconcileService.stopAsync(); } JobRegistry.getInstance().shutdown(jobName); }

远程关闭作业节点有两种方式:

zkClient 发起命令:rmr /$/$/instances/$。

运维平台发起 Shutdown操作。Shutdown操作实质上就是第一种。

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  • 原文链接:http://kuaibao.qq.com/s/20180123A0TPU700?refer=cp_1026

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