CN103491168A - 一种集群选举设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集群选举设计方法，在选举过程中，当其中一个节点processor发起一次选举时，其他所有的节点接收到选举请求后，判断本身a_id发起者p_id的大小，若a_id小于p_id，则由该节点重新发起一次选举；若a_id大于p_id，则回复ack，表示同意其为leader节点；当超过半数的节点回复ack，则该processor成为新的leader；若发起选举超过5秒，仍未有半数的节点回复ack，且没有新的leader产生，则该节点将重新发起一次选举，直至新的leader产生为止。本发明所提出基于集群节点间的选举算法，实现集群节点之间的leader选举，并在leader失效后，重新发起新的选举，保证了集群的高可用服务，提高了集群的持续工作能力。

Description

一种集群选举设计方法

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，具体涉及一种集群选举设计方法。

技术背景

集群技术是一种较新的技术，通过集群技术，可以在付出较低成本的情况下获得在性能、可靠性、灵活性方面的相对较高的收益。

就目前应用来说，集群技术主要分为两类：高可用性集群和高性能集群。高可用性集群的主要功能就是提供不间断的服务，有许多应用程序必须一天二十四小时地不停运转，如所有的web服务器、工业控制器、ATM、远程通讯转接器、医学与军事检测仪以及股票处理机等。对这些应用程序而言，暂时的停机都会导致数据的丢失和灾难性的后果。

高性能集群通过将多台机器连接起来同时处理复杂的计算问题。模拟星球附近的磁场、预测***的出现、定位石油资源的储藏地等情况都需要对大量的数据进行处理。传统的处理方法是使用超级计算机来完成计算工作，但是超级计算机的价格比较昂贵，而且可用性和扩展性不够强，因此集群成为了高性能计算领域瞩目的焦点。

无论是高可用性集群，还是高性能集群，都要求在任务运行过程中服务不中断，提供完整高可用服务，而在多个集群节点之间，需要一个leader节点来监控集群中各个节点的状态，并做实时调整。而选举方法就显得格外重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：在多个集群节点之间，选举一个leader节点。

本发明所采用的技术方案为：一种集群选举设计方法，在选举过程中，每个节点都可以发起选举并回复其他节点的选举请求，当一个processor发起一次选举时，所有的节点则为该节点的acceptors（同时也可作为processor发起选举），当acceptors接收到processor发送的选举请求后，acceptors判断本身id(a_id)与processor的id(p_id)大小，若a_id小于p_id，则该acceptor则重新发起一次选举，若a_id大于p_id,则回复ack，表示同意processor为leader节点。若超过半数的acceptors回复ack，则该processor则成为新的leader。若发起选举超过5秒，仍未有半数的人回复ack，且没有新的leader产生，则该processor节点将重新发起一次选举，直至新的leader产生为止。

一种集群选举设计方法的实现步骤：

（1）node1（id为0）发起一个选举前，首先遍历自己的quorum数组，发现其存放的id，，确定对应的对应node2、node3……。

（2）node1向node2、node3……节点发起一个选举P，epoch设置为1。

（3）node2、node3……接收到node1发起的选举请求后，首先对比自身epoch与node1发来的epoch，若比其小，则继续比较id大小，发现node1的id比较小，说明node1的优先级比较高，则回复ack。若a_id小于p_id，则由该节点重新发起一次选举。

（4）node1接收到ack后，加上自身的ack，计算收到的ack数目，经过判断其值大于quorum长度的二分之一，将epoch加1（修改为2），连同获得选举消息（V）一起发给node2、node3……。node1成为新的leader，并完成此次选举。

（5）node2、node3……接收到node1发来的epoch和获胜消息，确认node1为新的leader，并结束此次选举。

注：Processors：提出选举请求，即选举的发起者。该角色每次只能发起一个选举请求。

Acceptors：请求的接受者，即接受processors提出的请求，并作回应。每次只能接受一个选举请求。

在选举过程中，每个节点可能会同时担任这两个角色。

id: 整形数，集群中每个节点的唯一识别符，不得重复，id越小其成为leader的概率越高。

epoch：整形数，发起每次选举的唯一标示，若epoch为奇数，则集群正在进行选举，若为偶数，则选举结束。小于自身epoch的选举为过期选举。

quorum：数组，存放节点id的有效列表，列表中的节点存在且处于运行状态。

本发明的有益效果为：本发明所提出基于集群节点间的选举算法，实现集群节点之间的leader选举，并在leader失效后，重新发起新的选举。保证了集群的高可用服务，提高了集群的持续工作能力。

附图说明

图1为一个3个节点的选举流程图。

具体实施方式

下面参照附图，对本发明的内容以一个3个节点的具体实例来描述实现这一设计方法的实现过程。

（1）node1（id为0）发起一个选举前，首先遍历自己的quorum数组，发现其存放的id为1和2，即对应node2和node3。

（2）node1向node2和node3两个节点发起一个选举P，epoch设置为1。

（3）node2和node3接收到node1发起的选举请求后，首先对比自身epoch与node1发来的epoch，若比其小，则继续比较id大小，发现node1的id比较小，说明node1的优先级比较高，则回复ack；若a_id小于p_id，则由该节点重新发起一次选举。。

（4）node1接收到ack后，加上自身的ack，计算收到的ack数目（为3），经过判断其值大于quorum长度的二分之一（1），将epoch加1（修改为2），连同获得选举消息（V）一起发给node2和node3。node1成为新的leader，并完成此次选举。

（5）node2和node3接收到node1发来的epoch和获胜消息，确认node1为新的leader，并结束此次选举。

Claims (2)

1.一种集群选举设计方法，其特征在于：在选举过程中，当其中一个节点作为processor发起一次选举时，其他所有的节点则为该节点的acceptors，当acceptors接收到processor发送的选举请求后，判断本身id—a_id，与processor的id—p_id的大小，若a_id小于p_id，则由该acceptor重新发起一次选举；若a_id大于p_id,则回复ack，表示同意processor为leader节点；当超过半数的acceptors回复ack，则该processor则成为新的leader；若发起选举超过5秒，仍未有半数的acceptors回复ack，且没有新的leader产生，则该processor节点将重新发起一次选举，直至新的leader产生为止。

2.根据权利要求1所述的一种集群选举设计方法，其特征在于：所述设计方法的实现步骤如下：

（1）node1（id为0）发起一个选举前，首先遍历自己的quorum数组，发现其存放的id，确定对应的对应node2、node3……；

（2）node1向node2、node3……节点发起一个选举P，epoch设置为1；

（3）node2、node3……接收到node1发起的选举请求后，首先对比自身epoch与node1发来的epoch，若比其小，则继续比较id大小，发现node1的id比较小，说明node1的优先级比较高，则回复ack；若node1的id比较大，则由该acceptor接收节点重新发起一次选举；

（4）node1接收到ack后，加上自身的ack，计算收到的ack数目，经过判断其值大于quorum长度的二分之一，将epoch加1，修改为2，连同获得选举消息V一起发给node2、node3……；node1成为新的leader，并完成此次选举；

（5）node2、node3……接收到node1发来的epoch和获胜消息，确认node1为新的leader，并结束此次选举。

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