GlusterFS复制卷修复原理是什么
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裂脑
所谓脑裂,就是指两个或多个节点都“认为”自身是正常节点而互相“指责”对方,导致不能选取正确的节点进行接管或修复,导致脑裂状态。这种现象出现在数据修复、集群管理等等高可用场景。
Glusterfs的冗余镜像(下文简称AFR)提供了数据副本功能,能够在即使只有一个冗余节点的情况下仍能正常工作,不中断上层应用。当节点恢复后,能够将数据修复到一致状态,保证数据的安全。
AFR工作原理
AFR数据修复主要涉及三个方面:ENTRY,META,DATA,我们以冗余度为2即含有两个副本A和B的DATA修复为例进行讲解。记录描述副本状态的称之为ChangeLog,记录在每个副本文件扩展属性里,读入内存后以矩阵形式判断是否需要修复以及要以哪个副本为Source进行修复。初始值以及正常值为0.(注:ENTRY和META,DATA分布对应着一个数值)。
Write的步骤可分解为:
1)下发Write操作。
2)加锁Lock。
3)向A,B副本的ChangeLog分别加1,记录到各个副本的扩展属性中。
4)对A,B副本进行写操作。
5)若该副本写成功则ChangeLog减1,若该副本写失败则ChangLog值不变,记录到各个副本的扩展属性中。
6)解锁UnLock。
7)向上层返回,只要有一个副本写成功就返回成功。
上述在AFR中是完整的一个transaction动作。根据两个副本记录的ChangeLog的数值确定了副本的几种状态:
1)WISE,智慧的,即该副本的ChangeLog中对方对应的数值大于0而且自身对应的数值等于0.
2)INNOCENT,无辜的,即该副本上的ChangeLog即不指责对方也指责自己,ChangeLog全为0.
3)FOOL,愚蠢的,即该副本上的ChangeLog是指责自己的。
4)IGNORANT,忽略的,即该副本的ChangeLog丢失。
所以一般情况下,会选取WISE的副本作为Sourse进行修复。但是当两个节点都是WISE状态时,这就出现了声名狼藉的脑裂状态。
AFR脑裂
两个副本均为WISE时发生脑裂,那么在哪种场景下会产生脑裂呢?我们还是以冗余度为2的情况举一个简单的例子:
某文件X的两个副本位于物理机A和物理机B上,在A和B上分别运行着进程a和进程b,a和b持续通过各自所在的物理机上的客户端对文件X进行不同的写操作。然后物理机A和B之间网络中断,因为AFR在一个副本的情况下仍能不中断上层应用,所以进程a和进程b仍会持续运行,但因为网络中断,文件X在A和B上的副本数据不再一致且都认为对方是异常的,当网络恢复时,两个副本互相“指责”,即出现了脑裂。
当然这是脑裂发生的场景之一,有时候是有可能发生脑裂,而有时候是必然发生脑裂。脑裂,也是很多人关心的一个问题,不能一概而论。
关于脑裂,不同的场景处理方法也是不同的,甚至某些场景的脑裂是无法避免的,只能尽量避免脑裂的发生。
如何预防裂脑
预防裂脑,可以配置服务器端和客户端的仲裁机制。
客户端和服务器端仲裁对比可见:GlusterFS 客户端与服务器端仲裁机制对比。
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