【分布式】脑裂是什么?

什么是脑裂

脑裂(split-brain)就是“大脑分裂”,也就是本来一个“大脑”被拆分了两个或多个“大脑”,我们都知道,如果一个人有多个大脑,并且相互独立的话,那么会导致人体“手舞足蹈”,“不听使唤”。

脑裂通常会出现在集群环境中,比如ElasticSearch、Zookeeper集群,而这些集群环境有一个统一的特点,就是它们有一个大脑,比如ElasticSearch集群中有Master节点,Zookeeper集群中有Leader节点。

什么是集群脑裂

集群的脑裂通常是发生在集群中部分节点之间不可达而引起的(或者因为节点请求压力较大,导致其他节点与该节点的心跳检测不可用)。当上述情况发生时,不同分裂的小集群会自主的选择出master节点,造成原本的集群会同时存在多个master节点。

脑裂场景

对于一个集群,想要提高这个集群的可用性,通常会采用多机房部署,比如现在有一个由6台zkServer所组成的一个集群,部署在了两个机房。

正常情况下,此集群只会有一个Leader,那么如果机房之间的网络断了之后,两个机房内的zkServer还是可以相互通信的,如果不考虑过半机制,那么就会出现每个机房内部都将选出一个Leader。

这就相当于原本一个集群,被分成了两个集群,出现了两个“大脑”,这就是脑裂。

对于这种情况,我们也可以看出来,原本应该是统一的一个集群对外提供服务的,现在变成了两个集群同时对外提供服务,如果过了一会,断了的网络突然联通了,那么此时就会出现问题了,两个集群刚刚都对外提供服务了,数据该怎么合并,数据冲突怎么解决等等问题。

刚刚在说明脑裂场景时,有一个前提条件就是没有考虑过半机制,所以实际上Zookeeper集群中是不会出现脑裂问题的,而不会出现的原因就跟过半机制有关。

过半机制

在领导者选举的过程中,如果某台zkServer获得了超过半数的选票,则此zkServer就可以成为Leader了。

选举的过程中为什么一定要有一个过半机制验证? 因为这样不需要等待所有zkServer都投了同一个zkServer就可以选举出来一个Leader了,这样比较快,所以叫快速领导者选举算法呗。

那么再来想一个问题,过半机制中为什么是大于,而不是大于等于呢?因为等于可能会选出两个leader。

所以,我们可以总结得出,有了过半机制,对于一个Zookeeper集群,要么没有Leader,要没只有1个Leader,这样就避免了脑裂问题。

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