故障分析 | cassandra 集群数据故障转移

2023-01-17 15:20:44 浏览数 (2)

作者：杨文

DBA，负责客户项目的需求与维护，会点数据库，不限于MySQL、Redis、Cassandra、GreenPlum、ClickHouse、Elastic、TDSQL等等。

本文来源：原创投稿

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一、前情提要：

我们知道 cassandra 具有分区容错性和强一致性，但是当数据所在主机发生故障时，该主机对应的数据副本该何去何从呢？是否跟宿主机一样变得不可用呢？想知道答案的话，就跟我一起往下看吧。

二、实验环境：

集群模式下跨数据中心：

数据中心

节点IP

种子节点

DC1

10.186.60.61、10.186.60.7、10.186.60.118、10.186.60.67

10.186.60.61、10.186.60.7

DC2

10.186.60.53、10.186.60.65、10.186.60.94、10.186.60.68

10.186.60.53、10.186.60.65

首先一起来瞅一瞅节点加入集群过程中的 owns 变化：

代码语言：sql复制
[cassandra@data01 ~]$ nodetool status
Datacenter: dc1
=================
Status=Up/Down
|/ State=Normal/Leaving/Joining/Moving
--  Address        Load       Tokens  Owns (effective)  Host ID                               Rack
UN  10.186.60.7    88.29 KiB  16      46.0%             4702178e-9878-48dc-97e7-9211b7c9f2e7  rack1
UN  10.186.60.118  69.07 KiB  16      37.7%             c920c611-2e8b-472d-93a4-34f1abd5b207  rack1
UN  10.186.60.61   88.25 KiB  16      34.2%             af2e0c42-3a94-4647-9716-c484b690899i  rack1

Datacenter: dc2
=================
Status=Up/Down
|/ State=Normal/Leaving/Joining/Moving
--  Address        Load       Tokens  Owns (effective)  Host ID                               Rack
UN  10.186.60.65   69.04 KiB  16      41.4%             89683bf8-aff8-4fdc-9525-c14764cf2d4f  rack2
UN  10.186.60.53   83.18 KiB  16      41.7%             7c91c707-abac-44f2-811O-b18f03f03d13  rack2

[cassandra@data01 ~]$ nodetool status
Datacenter: dc1
=================
Status=Up/Down
|/ State=Normal/Leaving/Joining/Moving
--  Address        Load       Tokens  Owns (effective)  Host ID                               Rack
UN  10.186.60.67   74.01 KiB  16      24.7%             9d6d759b-c00c-488b-938d-3e1ef9b92b02  rack1
UN  10.186.60.7    88.29 KiB  16      27.5%             4702178e-9878-48dc-97e7-9211b7c9f2e7  rack1
UN  10.186.60.118  83.16 KiB  16      28.9%             c920c611-2e8b-472d-93a4-34f1abd5b207  rack1
UN  10.186.60.61   88.25 KiB  16      30.3%             af2e0c42-3a94-4647-9716-c484b690899i  rack1

Datacenter: dc2
=================
Status=Up/Down
|/ State=Normal/Leaving/Joining/Moving
--  Address        Load       Tokens  Owns (effective)  Host ID                               Rack
UN  10.186.60.65   83.17 KiB  16      27.7%             89683bf8-aff8-4fdc-9525-c14764cf2d4f  rack2
UN  10.186.60.53   83.18 KiB  16      29.8%             7c91c707-abac-44f2-811O-b18f03f03d13  rack2
UN  10.186.60.94   69.05 KiB  16      31.1%             c8fa86e4-ee9a-4c62-b00b-d15edc967b9f  rack2

[cassandra@data01 ~]$ nodetool status
Datacenter: dc1
=================
Status=Up/Down
|/ State=Normal/Leaving/Joining/Moving
--  Address        Load       Tokens  Owns (effective)  Host ID                               Rack
UN  10.186.60.67   74.01 KiB  16      21.4%             9d6d759b-c00c-488b-938d-3e1ef9b92b02  rack1
UN  10.186.60.7    88.29 KiB  16      25.2%             4702178e-9878-48dc-97e7-9211b7c9f2e7  rack1
UN  10.186.60.118  83.16 KiB  16      27.1%             c920c611-2e8b-472d-93a4-34f1abd5b207  rack1
UN  10.186.60.61   83.19 KiB  16      28.9%             af2e0c42-3a94-4647-9716-c484b690899i  rack1

Datacenter: dc2
=================
Status=Up/Down
|/ State=Normal/Leaving/Joining/Moving
--  Address        Load       Tokens  Owns (effective)  Host ID                               Rack
UN  10.186.60.68   88.55 KiB  16      21.6%             a7307228-62bb-4354-9853-990cac9614ab  rack2
UN  10.186.60.65   83.17 KiB  16      24.0%             89683bf8-aff8-4fdc-9525-c14764cf2d4f  rack2
UN  10.186.60.53   83.18 KiB  16      25.4%             7c91c707-abac-44f2-811O-b18f03f03d13  rack2
UN  10.186.60.94   69.05 KiB  16      26.4%             c8fa86e4-ee9a-4c62-b00b-d15edc967b9f  rack2

可以看到，刚建立的集群，owns 的总和时刻保持在 200% ，但单个数据中心的 owns 不是 100% 。

三、具体实验：

3.1、实验1：

代码语言：sql复制
[cassandra@data01 ~]$ cqlsh 10.186.60.61 -u cassandra -p cassandra
CREATE KEYSPACE "dcdatabase" WITH REPLICATION = {'class':'NetworkTopologyStrategy', 'dc1' : 4, 'dc2' : 4};
use dcdatabase;
create table test (id int, user_name varchar, primary key (id) );
insert into test (id,name) VALUES (1,'test1');
insert into test (id,name) VALUES (2,'test2');
insert into test (id,name) VALUES (3,'test3');
insert into test (id,name) VALUES (4,'test4');
insert into test (id,name) VALUES (5,'test5');

查看集群状态：

代码语言：sql复制
[cassandra@data01 ~]$ nodetool status
Datacenter: dc1
=================
Status=Up/Down
|/ State=Normal/Leaving/Joining/Moving
--  Address        Load       Tokens  owns (effective)  Host ID                               Rack
UN  10.186.60.67   96.55 KiB  16      100.0%            9d6d759b-c00c-488b-938d-3e1ef9b92b02  rack1
UN  10.186.60.7    88.29 KiB  16      100.0%            4702178e-9878-48dc-97e7-9211b7c9f2e7  rack1
UN  10.186.60.118  88.33 KiB  16      100.0%            c920c611-2e8b-472d-93a4-34f1abd5b207  rack1
UN  10.186.60.61   88.37 KiB  16      100.0%            af2e0c42-3a94-4647-9716-c484b690899i  rack1

Datacenter: dc2
=================
Status=Up/Down
|/ State=Normal/Leaving/Joining/Moving
--  Address        Load       Tokens  owns (effective)  Host ID                               Rack
UN  10.186.60.68   74.23 KiB  16      100.0%            a7307228-62bb-4354-9853-990cac9614ab  rack2
UN  10.186.60.65   83.17 KiB  16      100.0%            89683bf8-aff8-4fdc-9525-c14764cf2d4f  rack2
UN  10.186.60.53   88.36 KiB  16      100.0%            7c91c707-abac-44f2-811O-b18f03f03d13  rack2
UN  10.186.60.94   74.23 KiB  16      100.0%            c8fa86e4-ee9a-4c62-b00b-d15edc967b9f  rack2

可以看到集群中，每个数据中心的 owns 都是 400% ，符合四副本的设置；

查看数据在节点上的分布情况：

代码语言：sql复制
[cassandra@data01 ~]$ nodetool getendpoints dcdatabase test 1
10.186.60.7
10.186.60.94
10.186.60.65
10.186.60.118
10.186.60.67
10.186.60.61
10.186.60.53
10.186.60.68
[cassandra@data03 ~]$ nodetool getendpoints dcdatabase test 5
10.186.60.67
10.186.60.94
10.186.60.7
10.186.60.53
10.186.60.65
10.186.60.118
10.186.60.61
10.186.60.68

可以看到集群数据分布在所有数据中心的所有节点上，符合数据的分布原理。

测试并查看集群中出现故障节点后的数据分布情况：

代码语言：sql复制
94机器关闭服务：systemctl stop cassandra

[cassandra@data01 ~]$ nodetool status
Datacenter: dc1
=================
Status=Up/Down
|/ State=Normal/Leaving/Joining/Moving
--  Address        Load       Tokens  owns (effective)  Host ID                               Rack
UN  10.186.60.67   96.55 KiB  16      100.0%            9d6d759b-c00c-488b-938d-3e1ef9b92b02  rack1
UN  10.186.60.7    88.29 KiB  16      100.0%            4702178e-9878-48dc-97e7-9211b7c9f2e7  rack1
UN  10.186.60.118  88.33 KiB  16      100.0%            c920c611-2e8b-472d-93a4-34f1abd5b207  rack1
UN  10.186.60.61   88.37 KiB  16      100.0%            af2e0c42-3a94-4647-9716-c484b690899i  rack1

Datacenter: dc2
=================
Status=Up/Down
|/ State=Normal/Leaving/Joining/Moving
--  Address        Load       Tokens  owns (effective)  Host ID                               Rack
UN  10.186.60.68   74.23 KiB  16      100.0%            a7307228-62bb-4354-9853-990cac9614ab  rack2
UN  10.186.60.65   83.17 KiB  16      100.0%            89683bf8-aff8-4fdc-9525-c14764cf2d4f  rack2
UN  10.186.60.53   88.36 KiB  16      100.0%            7c91c707-abac-44f2-811O-b18f03f03d13  rack2
DN  10.186.60.94   74.23 KiB  16      100.0%            c8fa86e4-ee9a-4c62-b00b-d15edc967b9f  rack2

可以看到，94节点已经宕掉，但是 dc2 数据中心的 owns 分布并未改变。

查看数据分布在哪个节点：

代码语言：sql复制
[cassandra@data01 ~]$ nodetool getendpoints dcdatabase test 5
10.186.60.67
10.186.60.94
10.186.60.7
10.186.60.53
10.186.60.65
10.186.60.118
10.186.60.61
10.186.60.68

可以看到，数据仍分布在94节点上；

把故障节点94移除集群：

代码语言：sql复制
[cassandra@data02 ~]$ nodetool removenode c8fa86e4-ee9a-4c62-b00b-d15edc967b9f

查看集群状态：

代码语言：sql复制
[cassandra@data01 ~]$ nodetool status
Datacenter: dc1
=================
Status=Up/Down
|/ State=Normal/Leaving/Joining/Moving
--  Address        Load       Tokens  owns (effective)  Host ID                               Rack
UN  10.186.60.67   96.55 KiB  16      100.0%            9d6d759b-c00c-488b-938d-3e1ef9b92b02  rack1
UN  10.186.60.7    88.29 KiB  16      100.0%            4702178e-9878-48dc-97e7-9211b7c9f2e7  rack1
UN  10.186.60.118  88.33 KiB  16      100.0%            c920c611-2e8b-472d-93a4-34f1abd5b207  rack1
UN  10.186.60.61   88.37 KiB  16      100.0%            af2e0c42-3a94-4647-9716-c484b690899i  rack1

Datacenter: dc2
=================
Status=Up/Down
|/ State=Normal/Leaving/Joining/Moving
--  Address        Load       Tokens  owns (effective)  Host ID                               Rack
UN  10.186.60.68   74.23 KiB  16      100.0%            a7307228-62bb-4354-9853-990cac9614ab  rack2
UN  10.186.60.65   83.17 KiB  16      100.0%            89683bf8-aff8-4fdc-9525-c14764cf2d4f  rack2
UN  10.186.60.53   88.36 KiB  16      100.0%            7c91c707-abac-44f2-811O-b18f03f03d13  rack2
代码语言：sql复制
[cassandra@data02 ~]$ nodetool getendpoints dcdatabase test 5
10.186.60.67
10.186.60.7
10.186.60.53
10.186.60.65
10.186.60.118
10.186.60.61
10.186.60.68

可以看到，数据不在94节点上了；

说明：对于 cassandra 停止服务或移出集群，仍是可以使用的，只是不能登入自己的 cassandra 数据库，但仍可以登录其他 cassandra 数据库。

3.2、实验2：

代码语言：sql复制
CREATE KEYSPACE "dcdatabase" WITH REPLICATION = {'class':'NetworkTopologyStrategy', 'dc1' : 3, 'dc2' : 3};

查看集群状态：

代码语言：sql复制
[cassandra@data01 ~]$ nodetool status
Datacenter: dc1
=================
Status=Up/Down
|/ State=Normal/Leaving/Joining/Moving
--  Address        Load       Tokens  owns (effective)  Host ID                               Rack
UN  10.186.60.67   96.55 KiB  16      73.2%             9d6d759b-c00c-488b-938d-3e1ef9b92b02  rack1
UN  10.186.60.7    89.39 KiB  16      74.7%             4702178e-9878-48dc-97e7-9211b7c9f2e7  rack1
UN  10.186.60.118  88.33 KiB  16      77.4%             c920c611-2e8b-472d-93a4-34f1abd5b207  rack1
UN  10.186.60.61   88.42 KiB  16      74.7%             af2e0c42-3a94-4647-9716-c484b690899i  rack1

Datacenter: dc2
=================
Status=Up/Down
|/ State=Normal/Leaving/Joining/Moving
--  Address        Load       Tokens  owns (effective)  Host ID                               Rack
UN  10.186.60.68   74.22 KiB  16      100.0%            a7307228-62bb-4354-9853-990cac9614ab  rack2
UN  10.186.60.65   84.14 KiB  16      100.0%            89683bf8-aff8-4fdc-9525-c14764cf2d4f  rack2
UN  10.186.60.53   88.30 KiB  16      100.0%            7c91c707-abac-44f2-811O-b18f03f03d13  rack2

可以看到集群中，每个数据中心的 owns 都是 300% ，符合三副本的设置；

测试并查看集群中出现故障节点后的数据分布情况：

94机器关闭服务，并移除集群：

代码语言：sql复制
[cassandra@data02 ~]$ nodetool removenode c8fa86e4-ee9a-4c62-b00b-d15edc967b9f

查看集群状态：

代码语言：sql复制
[cassandra@data01 ~]$ nodetool status
Datacenter: dc1
=================
Status=Up/Down
|/ State=Normal/Leaving/Joining/Moving
--  Address        Load       Tokens  owns (effective)  Host ID                               Rack
UN  10.186.60.67   96.55 KiB  16      73.2%             9d6d759b-c00c-488b-938d-3e1ef9b92b02  rack1
UN  10.186.60.7    89.39 KiB  16      74.7%             4702178e-9878-48dc-97e7-9211b7c9f2e7  rack1
UN  10.186.60.118  88.33 KiB  16      77.4%             c920c611-2e8b-472d-93a4-34f1abd5b207  rack1
UN  10.186.60.61   88.42 KiB  16      74.7%             af2e0c42-3a94-4647-9716-c484b690899i  rack1

Datacenter: dc2
=================
Status=Up/Down
|/ State=Normal/Leaving/Joining/Moving
--  Address        Load       Tokens  owns (effective)  Host ID                               Rack
UN  10.186.60.68   74.22 KiB  16      100.0%            a7307228-62bb-4354-9853-990cac9614ab  rack2
UN  10.186.60.65   84.14 KiB  16      100.0%            89683bf8-aff8-4fdc-9525-c14764cf2d4f  rack2
UN  10.186.60.53   88.30 KiB  16      100.0%            7c91c707-abac-44f2-811O-b18f03f03d13  rack2

此时，数据不在94节点上了，故障节点上的数据已移动到其他节点上，因此可以看到，在 dc1 数据中心中，数据随机仍只分布在其中三个节点上，而 dc2 数据中心的数据将分布在了仅有的三个节点上，发生了数据转移；

如果此时 dc2 数据中心还有节点继续故障，那么故障节点上的数据不可能再移动到其他节点上了，dc1 是不变的，owns 还是300% ，但是 dc2 的 owns都是100% ，没办法故障转移了，只能存在自身的数据了；

此时重启所有主机，所有主机 Cassandra 服务都会开启，包括之前故障模拟的节点也会自启，那么此时就会达到了另一种效果：故障模拟节点后的状态，再添加到了集群中，那么此时数据又会进行了自动的分发。

查看集群状态：

代码语言：sql复制
[cassandra@data01 ~]$ nodetool status
Datacenter: dc1
=================
Status=Up/Down
|/ State=Normal/Leaving/Joining/Moving
--  Address        Load       Tokens  owns (effective)  Host ID                               Rack
UN  10.186.60.67   96.55 KiB  16      73.2%             9d6d759b-c00c-488b-938d-3e1ef9b92b02  rack1
UN  10.186.60.7    89.39 KiB  16      74.7%             4702178e-9878-48dc-97e7-9211b7c9f2e7  rack1
UN  10.186.60.118  88.33 KiB  16      77.4%             c920c611-2e8b-472d-93a4-34f1abd5b207  rack1
UN  10.186.60.61   88.42 KiB  16      74.7%             af2e0c42-3a94-4647-9716-c484b690899i  rack1

Datacenter: dc2
=================
Status=Up/Down
|/ State=Normal/Leaving/Joining/Moving
--  Address        Load       Tokens  owns (effective)  Host ID                               Rack
UN  10.186.60.68   74.22 KiB  16      73.2%             a7307228-62bb-4354-9853-990cac9614ab  rack2
UN  10.186.60.65   84.14 KiB  16      74.7%             89683bf8-aff8-4fdc-9525-c14764cf2d4f  rack2
UN  10.186.60.53   88.30 KiB  16      74.7%             7c91c707-abac-44f2-811O-b18f03f03d13  rack2
UN  10.186.60.94   90.12 KiB  16      77.4%             c8fa86e4-ee9a-4c62-b00b-d15edc967b9f  rack2
数据库 sql nosqlNoSQL Cassandra

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