Επιλογή επικεφαλής

1) Γιατί χρειάζεσαι έναν ηγέτη και πότε είναι δικαιολογημένος

Leader - ένας κόμβος που έχει το αποκλειστικό δικαίωμα να εκτελεί κρίσιμες ενέργειες: εκκίνηση μιας κορώνας/ETL, συντονισμός θραυσμάτων, διανομή κλειδιών, αλλαγή της διαμόρφωσης. Απλοποιεί τις αναλλοίωτες («ένας εκτελεστής»), αλλά προσθέτει κινδύνους (SPOF, επανεκλογή, καθυστέρηση).

• ανάγκη μοναδικότητας της εκτέλεσης (για παράδειγμα, συγκεντρωτής τιμολόγησης μία φορά το λεπτό)·
• Οι αλλαγές πρέπει να είναι σειριακές (μητρώο ρυθμίσεων, κατανεμημένες κλειδαριές)
• το πρωτόκολλο του συμπλέγματος αναλαμβάνει την αναπαραγωγή της ηγεσίας (Raft).

• το πρόβλημα επιλύεται με ιδεατότητα και τάξη ανά κλειδί·
• μπορεί να παραλληλιστεί με κλοπή εργασίας/ουρές αναμονής·
• ο «ηγέτης» γίνεται το μόνο στενό σημείο (ευρύς ανεμιστήρας).

2) Βασικό μοντέλο: μίσθωση + απαρτία + εποχή

Όροι

Μίσθωση: Ο επικεφαλής δικαιούται T δευτερόλεπτα. πρέπει να ανανεωθεί.
Καρδιακός παλμός: περιοδική επέκταση/ζωντανό σήμα.
Εποχή/όρος: μονότονα αυξανόμενος αριθμός ηγεσίας. Βοηθά στην αναγνώριση των «παλαιών» ηγετών.
Περιγραφή: ο ίδιος μονότονος αριθμός που ελέγχει ο καταναλωτής πόρων (βάση δεδομένων/αποθήκευση) και απορρίπτει τη λειτουργία του παλαιού ηγέτη.

Αμετάβλητα

Ανά πάσα στιγμή, μόνο ένας πραγματικός ηγέτης (ασφάλεια).
Σε περίπτωση αποτυχίας, είναι δυνατή η πρόοδος: μια νέα (ζωντάνια) εκλέγεται σε εύλογο χρονικό διάστημα.
Οι επιχειρήσεις leader συνοδεύονται από μια εποχή. Το νεροχύτη δέχεται μόνο νεότερες εποχές.

3) Επισκόπηση αλγορίθμων και πρωτοκόλλων

3. 1 Σχεδία (Αντιγραφή ηγεσίας)

Καθεστώς: Ακόλουθος → υποψήφιος → ηγέτης.
Χρονοδιακόπτες: τυχαίος χρόνος εκλογής (jitter), ReviewVote; ο επικεφαλής έχει τα προσαρτήματα ως καρδιακός παλμός.
Εγγυήσεις: απαρτία, χωρίς διαχωρισμό εγκεφάλου σύμφωνα με τις συνήθεις προϋποθέσεις, ημερολόγιο πλοίου με λογική μονοτονία (όρος/δείκτης).

3. 2 Paxos/ενιαίο διάταγμα/πολυ-Paxos

Θεωρητική βάση συναίνεσης· στην πράξη - παραλλαγές (π.χ. Multi-Paxos) με «επιλεγμένο συντονιστή» (αναλογικό leader).
Δυσκολότερη άμεση εφαρμογή. Οι έτοιμες εφαρμογές/βιβλιοθήκες χρησιμοποιούνται συχνότερα.

3. 3 ZAB (Ατομική εκπομπή ζωοφύλακα)

Μηχανισμός ZK: αναπαραγωγή περιοδικών ηγεσίας με φάσεις ανάκτησης. εποχές (zxid) και διαδοχικοί εφήμεροι κόμβοι για πρωτόγονα όπως η ηγεσία.

3. 4 Bully/Chang-Roberts (Δαχτυλίδια/Μονάρχης)

Αλγόριθμοι «εκπαίδευσης» για στατικές τοπολογίες χωρίς απαρτία. Δεν λαμβάνονται υπόψη μερικές αστοχίες/κατατμήσεις δικτύου - δεν εφαρμόζονται στις πωλήσεις.

4) Πρακτικές πλατφόρμες

4. 1 Ζωοφύλακας

μοτίβο: η διαδικασία δημιουργεί '/ηγέτης/κλειδαριά-XXXX ', ο ελάχιστος αριθμός είναι ο ηγέτης.
Η απώλεια συνεδρίας ⇒ κόμβου εξαφανίζεται ⇒ η επανεκλογή είναι στιγμιαία.
Δικαιοσύνη περιμένοντας τον «προκάτοχο».

4. 2 etcd (Raft)

ιθαγενής ηγεσία σε επίπεδο συμπλέγματος· για τις αιτήσεις - κλπ: «Session + Mutex/Election».
αναγνωριστικός κωδικός μίσθωσης с TTL, κλειδί· Μπορείτε να αποθηκεύσετε μια εποχή σε μια τιμή κλειδιού.

4. 3 Πρόξενος

'session' + 'KV αποκτά': όποιος κατέχει το κλειδί είναι ο ηγέτης. TTL/καρδιακός παλμός σε συνεδρία.

4. 4 Kubernetes

Μισθώνει το συντονισμό API ("συντονισμός. k8s. io/v1 '): ресурс' Lease 'c' holderIdentity ',' leaseSeconds ',' renewTime '.
Η βιβλιοθήκη πελατών «leaderelection» (client-go) εφαρμόζει τη σύλληψη/ανανέωση. Ιδανικό για λοβό.

5) Πώς να οικοδομήσουμε έναν «ασφαλή» ηγέτη

5. 1 Διατήρηση της εποχής και της περίφραξης

Κάθε μόλυβδος αυξάνει την εποχή (π.χ. etcd/ZK αναθεώρηση zxid ή χωριστός μετρητής).

sql
UPDATE cron_state
SET last_run = now(), last_epoch =:epoch
WHERE name = 'daily-rollup' AND:epoch > last_epoch;

Ο παλαιός ηγέτης (μετά το split-brain) θα απορριφθεί.

5. 2 Χρονοδιαγράμματα

'leaseEnvironment' ≥ '2-3 × heartbeatInterval + network + p99 GC παύση'.
Χρόνος εκλογής - τυχαία (νευρικότητα) έτσι ώστε οι υποψήφιοι να μην συγκρούονται.
Εάν χαθεί η ανανέωση, διακόψτε αμέσως τις κρίσιμες λειτουργίες.

5. 3 Ταυτότητα

'holderId = κόμβος # pid # startTime # rand'. Κατά την ενημέρωση/αφαίρεση, ελέγξτε τον ίδιο κάτοχο.

5. 4 Παρατηρητές

Όλοι οι ακόλουθοι προσυπογράφουν τις αλλαγές «Μίσθωση/Εκλογή» και ξεκινούν/σταματούν ανάλογα με το καθεστώς.

6) Εφαρμογές: θραύσματα

6. 1 Kubernetes (Go)

go import "k8s. io/client-go/tools/leaderelection"

lec:= leaderelection. LeaderElectionConfig{
Lock: &rl. LeaseLock{
LeaseMeta: metav1. ObjectMeta{Name: "jobs-leader", Namespace: "prod"},
Client:  coordClient,
LockConfig: rl. ResourceLockConfig{Identity: podName},
},
LeaseDuration: 15 time. Second,
RenewDeadline: 10 time. Second,
RetryPeriod:  2 time. Second,
Callbacks: leaderelection. LeaderCallbacks{
OnStartedLeading: func(ctx context. Context) { runLeader(ctx) },
OnStoppedLeading: func() { stopLeader() },
},
}
leaderelection. RunOrDie(context. Background(), lec)

6. 2 etcd (Go)

go cli, _:= clientv3. New(...)
sess, _:= concurrency. NewSession(cli, concurrency. WithTTL(10))
e:= concurrency. NewElection(sess, "/election/rollup")
_ = e. Campaign (ctx, podID )//blocking call epoch: = sess. Lease ()//use as part of fencing defer e. Resign(ctx)

6. 3 Ζωοφύλακας (Java, επιμελητής)

java
LeaderSelector selector = new LeaderSelector(client, "/leaders/rollup", listener);
selector. autoRequeue();
selector. start(); // listener. enterLeadership () performs leader work with try/finally

7) Επανεκλογές και υποβάθμιση των υπηρεσιών

Αιχμηρές φλάπες του ηγέτη → «κόκκαλο ψαριού» στα διαγράμματα. Αγωγή με αύξηση της διάρκειας/της διάρκειας ζωής και εξάλειψη των πριονιών GC/CPU.
Για την περίοδο επανεκλογής, ενεργοποιήστε το brownout: μειώστε την ένταση των βασικών εργασιών ή παγώστε τα σε μια επιβεβαιωμένη ηγεσία.
Για μεγάλες δουλειές, κάντε σημεία ελέγχου + idempotent dokat μετά από αλλαγή ηγέτη.

8) Split-brain: Πώς να μείνετε έξω

Χρήση καταστημάτων CP (etcd/ZK/πρόξενος) με απαρτία. δεν μπορείτε να πάρετε έναν ηγέτη χωρίς απαρτία.
Ποτέ μην χτίζετε την ηγεσία σε μια κρύπτη AP χωρίς κριτή απαρτίας.
Ακόμη και στο μοντέλο CP, συνεχίστε την ξιφασκία σε επίπεδο πόρων - πρόκειται για ασφάλιση έναντι σπάνιων ανώμαλων σεναρίων (παύσεις, παγιδευμένοι οδηγοί).

9) Παρατηρησιμότητα και λειτουργία

Μετρήσεις

'leadership _ is _ leader {app}' (gauge 0/1).
'election _ total {result = won' register} '.
'lease _ renew _ latency _ ms {p50, p95, p99}', 'lease _ renew _ fail _ total'.
'epoch _ value' (μονοτονία συμπλέγματος).
'flaps _ total' είναι ο αριθμός των μετατοπίσεων του οδηγού ανά παράθυρο.
Για ZK/etcd: υστέρηση αντιγραφής, υγεία απαρτίας.

Καταχωρίσεις

Συχνή αλλαγή μολύβδου (> N σε μία ώρα).
Αποτυχίες ανανέωσης «ανανέωση »/υψηλό p99.
εποχική αδυναμία (δύο διαφορετικές εποχές σε διαφορετικούς κόμβους).
Δεν υπάρχει πρωτοπόρος περισσότερο από X δευτερόλεπτα (εάν η επιχείρηση δεν το επιτρέπει).

Logs/Trails

Συνδετικά γεγονότα: 'epoch', 'holderId', 'λόγος' (χαμένη μίσθωση, λήξη συνεδρίας), 'διάρκεια _ m .

10) Test playbooks (Ημέρες παιχνιδιού)

Κατάτμηση: σπάστε το δίκτυο μεταξύ 2 ζωνών - η ηγεσία επιτρέπεται μόνο στο τμήμα απαρτίας.
GC-stop: τεχνητή διακοπή του ηγέτη για 5-10 - θα πρέπει να χάσει τη μίσθωση και να σταματήσει να εργάζεται.
Ρολόι skew/drift: Βεβαιωθείτε ότι η ορθότητα δεν εξαρτάται από το ρολόι τοίχου (σώζεται ξιφασκία/εποχή).
Kill -9: Ξαφνική σύγκρουση ηγέτη → νέο ηγέτη ≤ leaseEnvenue.
Αργή αποθήκευση: επιβράδυνση δίσκων/ημερολόγιο Raft - εκτίμηση χρόνου εκλογής, αποσφαλμάτωση χρόνου.

11) Αντι-μοτίβα

«Leader» μέσω του SET NX PX του Redis χωρίς ξιφασκία και απαρτία.
«leaseEnvironment» είναι μικρότερη από p99 της κρίσιμης διάρκειας λειτουργίας.
Διακοπή/συνέχιση της εργασίας μετά την απώλεια της ηγεσίας («Θα τελειώσω ένα λεπτό»).
Έλλειψη νευρικότητας στους εκλογικούς χρονοδιακόπτες → καταιγίδα στις εκλογές.
Μια μεγάλη δουλειά χωρίς σημεία ελέγχου - κάθε πτερύγιο οδηγεί σε μια επανάληψη από το μηδέν.
Στενή σύνδεση ηγεσίας και δρομολόγησης της κυκλοφορίας (κολλώδης) χωρίς οπισθοδρόμηση - τα κάτω μέρη με το πτερύγιο παίρνουν 5xx.

12) Κατάλογος ελέγχου εφαρμογής

• Ο επιλεγμένος κριτής απαρτίας είναι ο etcd/ZK/Consul/K8s Μισθωτής.
• Φυλάσσετε και περνάτε την εποχή/ξιφασκία σε όλες τις παρενέργειες του ηγέτη.
• Οι ρυθμισμένες χρονικές στιγμές είναι "leaseEnvironment", "renewDate", "re" period "με περιθώριο δικτύου/GC.
• Ενσωματωμένοι παρατηρητές και διόρθωση του κλεισίματος όταν χαθεί η ηγεσία.
• Τα ηγετικά καθήκοντα είναι ευφυή και σημεία ελέγχου.
• Ενεργοποιούνται μετρήσεις/προειδοποιήσεις και καταγραφή «εποχή/κάτοχος Id».
• Held game days: κατάτμηση, GC-stop, kill, ρολόι skew.
• Οι πολιτικοί είναι τεκμηριωμένοι: ποιος/τι κάνει ο ηγέτης, ποιος μπορεί να τον αντικαταστήσει, πώς να επιλύσει τις εποχικές συγκρούσεις.

[Το] Σχέδιο Υποβάθμισης: Τι κάνει ένα σύστημα χωρίς ηγέτες.

• Δοκιμή επιδόσεων: πτερύγια υπό φορτίο δεν καταστρέφουν SLO.

13) ΣΥΧΝΈΣ ΕΡΩΤΉΣΕΙΣ

Ε: Μπορεί να οικοδομηθεί ηγεσία χωρίς απαρτία

A: In prod, no. Χρειάζεστε μια συνιστώσα CP (απαρτία) ή μια υπηρεσία υπολογιστικού νέφους με ισοδύναμες εγγυήσεις.

Ε: Γιατί η εποχή σε περίπτωση μίσθωσης

Α: Η μίσθωση παρέχει δυνατότητα επιβίωσης, αλλά δεν προστατεύει από τον «παλαιό ηγέτη» μετά τον διαχωρισμό/παύση. Η εποχή/ξιφασκία ακυρώνει τα αποτελέσματα του παλαιού ηγέτη.

Ε: Ποιες είναι οι αθετήσεις των χρονοδιαγραμμάτων στο K8s

A: Χρησιμοποιείται συχνά «LeaseDuration≈15s», «RenewDeadline≈10s», «RetryPeriod≈2s». Ταιριάζει με το φορτίο p99 και το GC.

Ε: Πώς δοκιμάζετε την ηγεσία τοπικά

A: Εκτελέστε 3-5 περιπτώσεις, μιμηθείτε το δίκτυο (tc/netem), παύση (SIGSTOP), kill leader (SIGKILL), ελέγξτε μετρήσεις/καταγραφές/εποχές.

Ε: Τι να κάνετε με τα μακρά καθήκοντα όταν αλλάζετε ηγέτες

A: Σημείο ελέγχου + idempotent docat; σε περίπτωση απώλειας ηγεσίας - άμεση διακοπή και αποδέσμευση πόρων.

14) Σύνολα

Μια αξιόπιστη επιλογή του ηγέτη είναι ένας κριτής απαρτίας + πειθαρχία των εποχών. Κρατήστε την ηγεσία ως μίσθωση με ένα χτύπο καρδιάς, χτυπήστε όλα τα αποτελέσματα με ένα δείγμα ξιφασκίας, δημιουργήστε συγχρονισμούς με ένα περιθώριο, κάνετε τα καθήκοντα του ηγέτη ευφυή και παρατηρήσιμα, χάνετε τακτικά συντριβές. Τότε ο «ένας και μοναδικός» ερμηνευτής δεν θα είναι ένα σύνθημα, αλλά μια εγγύηση που θα είναι ανθεκτική στις παύσεις, τις ιδιοτροπίες του δικτύου και τα ανθρώπινα λάθη.