分布式系統(tǒng)模式—High-Water Mark

作者: Unmesh Joshi

譯者: java達人

預寫日志中的索引,顯示最近一次成功的復制。

問題

服務器崩潰并重新啟動后,可使用“Write-Ahead Log”模式恢復狀態(tài)。但是,如果服務器發(fā)生故障,Write-Ahead Log不足以提供可用性。如果單個服務器發(fā)生故障,則客戶端將無法運行,直到服務器重新啟動。為了獲得更多可用的系統(tǒng),我們可以在多個服務器上復制日志。使用領(lǐng)導者和追隨者模式,領(lǐng)導者會將其所有日志條目復制到追隨者法定數(shù)?，F(xiàn)在,如果領(lǐng)導者失敗,則可以選舉新的領(lǐng)導者,并且客戶可以像以前一樣繼續(xù)使用集群。但是仍然有幾處可能出問題:

? leader在將其日志發(fā)送給任何追隨者之前可能會失敗。? 領(lǐng)導者可能會在向一些追隨者發(fā)送日志條目時失敗,無法將其發(fā)送給大多數(shù)的追隨者。

在這些錯誤場景中,一些追隨者可能在其日志中丟失條目,而一些追隨者可能擁有比其他追隨者更多的條目。因此,對于每個follower來說,了解日志的哪一部分對客戶端是安全可用的就變得很重要了。

解決方案

high-water mark是日志文件的一個索引,它記錄已知已成功復制到追隨者Quorum的最后一個日志條目。在復制過程中,領(lǐng)導者還會將high-water mark傳遞給追隨者。集群中的所有服務器應該只向請求低于high-water mark更新的客戶端傳輸數(shù)據(jù)。

這是操作順序:

Figure 1: High-Water Mark

對于每個日志條目,leader將其附加到其本地預寫日志中,然后將其發(fā)送給所有追隨者。

leader (class ReplicationModule．．．)
private Long appendAndReplicate(byte[] data) { Long lastLogEntryIndex = appendToLocalLog(data); logger．info("Replicating log entries from index " + lastLogEntryIndex); replicateOnFollowers(lastLogEntryIndex); return lastLogEntryIndex; }
private void replicateOnFollowers(Long entryAtIndex) { for (final FollowerHandler follower : followers) { replicateOn(follower, entryAtIndex); //send replication requests to followers } }

追隨者處理復制請求并將日志條目附加到它們的本地日志中。在成功附加日志條目之后,它們將擁有的最新日志條目索引響應到leader。該響應還包括服務器的當前Generation Clock。

follower (class ReplicationModule．．．)
private ReplicationResponse handleReplicationRequest(ReplicationRequest replicationRequest) { List

Leader在收到響應時跟蹤在每個服務器上復制的日志索引。

class ReplicationModule…
recordReplicationConfirmedFor(response．getServerId(), response．getReplicatedLogIndex()); long logIndexAtQuorum = computeHighwaterMark(logIndexesAtAllServers(), config．numberOfServers()); if (logIndexAtQuorum > replicationState．getHighWaterMark()) { var previousHighWaterMark = replicationState．getHighWaterMark(); applyLogAt(previousHighWaterMark, logIndexAtQuorum); replicationState．setHighWaterMark(logIndexAtQuorum); }

通過查看所有追隨者的日志索引和領(lǐng)導者本身的日志,并獲取大多數(shù)服務器上可用的索引,可以計算出High-Water Mark。

class ReplicationModule…
Long computeHighwaterMark(List

領(lǐng)導者將high-water mark作為常規(guī)心跳的一部分或作為單獨的請求向追隨者傳播。追隨者隨后相應地設定了他們的high-water mark。