多节点Nacos如何获得主节点、从节点

背景

Nacos是一个开源的服务注册与发现、配置管理的平台，它用于帮助应用程序实现动态服务发现和配置。

一、CAP原则：

CAP理论是针对分布式数据库而言的，它是指在一个分布式系统中，
一致性（Consistency，C）、
可用性（Availability，A）、
分区容错性（Partition Tolerance, P）
三者不可兼得。

Nacos支持"AP"(可用性 | 分区容错性) 和"CP"(一致性 | 分区容错性)两种 默认是AP

• AP（可用性/分区容忍性）模式下，即使发生了网络分区（网络中的某些节点无法与其他节点通信），系统仍然可以可用。这是通过将系统分成多个区域（Partition）来实现的，每个区域都独立运行，不依赖其他区域的状态。在AP模式下，系统可以容忍节点之间的数据不一致，因此会出现 eventual consistency（最终一致性）的问题。

如果注册Nacos的client节点注册时ephemeral=true，那么Nacos集群对这个client节点的效果就是AP，采用distro协议实现；

• CP（一致性/分区容忍性）模式下，当网络分区发生时，系统保证一致性，并停止对外提供服务。在CP模式下，系统会追求强一致性，即数据在所有节点上保持一致。这意味着，在发生网络分区时，系统会停止对外提供服务，直到网络恢复并保证了一致性。

如果注册Nacos的client节点注册时ephemeral=false，那么Nacos集群对这个节点的效果就是CP的，采用raft协议实现。

根据client注册时的属性，AP，CP同时混合存在，只是对不同的client节点效果不同。Nacos可以很好的解决不同场景的业务需求。

false为永久实例，true表示临时实例开启，注册为临时实例，默认是true
spring.cloud.nacos.discovery.ephemeral=true

• AP模式采用distro 协议，每个 distro 节点都可以接收到读写请求，所以在Nacos中，节点在AP模式下没有明确的主从之分。每个节点都具有相同的功能和权重，并且可以独立处理请求。当然，具体的部署方式和负载均衡策略可能会根据实际情况进行调整，但整体上节点在AP模式下是对等的。

• 在CP模式下采用raft协议，nacos节点之间有主maste从follow关系。
  因为raft 有master follower两种角色。master负责读写，follower只负责读，收到写请求会转发给master完成写。一次写操作，要经过半数follower写入成功ack应答，才能算完成一次成功的写操作。master、follower最终都拥有全量数据，达到数据一致性。

二、主从节点的异同

Nacos是一个用于动态配置管理和服务发现的开源系统。在Nacos中，有主节点和从节点两种类型的节点，它们在功能和角色上有一些异同。
（以下关于主、从节点的描述均是指Nacos在CP模式下：）
异同之处如下：

1. 主节点（Leader）：

   • 负责整个Nacos集群的管理和调度。
   • 处理配置信息的写入和更新操作。
   • 管理和分配从节点的任务并协调它们之间的工作。
   • 如果主节点不可用，从节点中的一个会被选举为新的主节点。

2. 从节点（Follower）：

   • 接收主节点分配的任务并执行它们。
   • 从主节点同步配置信息。
   • 当主节点不可用时，从节点之间会通过选举机制选择新的主节点。
   • 不能处理写入和更新操作，这些操作只能由主节点执行。

总的来说，主节点负责整个Nacos集群的管理和调度，处理写入和更新操作，而从节点则负责执行主节点分配的任务和同步配置信息。当主节点出现故障或不可用时，从节点会通过选举产生新的主节点，以保证系统的正常运行。

三、在Web端配置方面的区别

在Nacos的Web端配置主节点和从节点主要涉及以下方面的不同：

1. 配置主节点：

   • 在Nacos的Web端，配置主节点需要设置节点类型为主节点（Leader）。
   • 主节点负责整个Nacos集群的管理和调度，处理写入和更新操作。
   • 主节点需要管理和分配从节点的任务，并协调它们之间的工作。

2. 配置从节点：

   • 在Nacos的Web端，配置从节点需要设置节点类型为从节点（Follower）。
   • 从节点接收主节点分配的任务并执行它们，同时与主节点同步配置信息。
   • 从节点不能处理写入和更新操作，这些操作只能由主节点执行。

需要注意的是，在Nacos的Web端配置节点类型为主节点或从节点时，需要确保节点已经正确地部署和启动，以便进行节点注册与发现。此外，配置主节点和配置从节点都是基于Nacos的集群环境，用于提高系统的可用性和可扩展性。

四、选举原理：

我们以三节点部署的Nacos集群为例,简单描述下Nacos集群的选举原理

在三节点的Nacos集群中，有一个节点会被选举为主节点，而其他两个节点则成为从节点。Nacos使用Raft一致性算法来实现主节点的选举和数据的复制。

Raft算法中的角色分为三种：候选人（Candidate）、领导者（Leader）和追随者（Follower）。

• 1.初始情况下，所有的节点都是追随者。当集群启动或者当前的领导者节点宕机时，选举过程开始。以下是选举过程的简要描述：

• 2.候选人状态：节点向其他节点发送投票请求，并将自己的状态更改为候选人状态，更新自己的任期（term）。

• 3.投票阶段：其他节点接收到投票请求后，检查自己的当前任期，如果比候选人的任期小，则投票给候选人，并将自己的状态更改为追随者状态。

• 4.必要条件：在获得超过一半的选票之后，候选人将成为新的领导者。

• 5.一旦选举完成，新的领导者将负责处理来自客户端的请求，并将更新的数据复制到其他节点上。追随者节点将按照领导者节点的指示来复制数据并保持一致。

除了选举过程之外，Nacos还提供了API和Web界面来查看当前的集群状态。在Web界面中，您可以查看每个节点的角色和状态，并明确哪个节点是主节点，哪些是从节点。

• 需要注意的是，选举过程需要一定的时间，所以在初始选举期间可能会有一小段时间的不可用性。但一旦选举完成，Nacos集群将恢复正常运行，并确保数据的一致性和高可用性。

五、如何选举新的主节点：

当Nacos集群的三个节点之中有一个节点挂掉后，剩下的两个节点会继续参与选举新的主节点。以下是选举过程的简要描述：

• 挂掉节点检测：剩下的两个节点会定时发送心跳包给其他节点，以检测其他节点的存活状态。如果其中一个节点长时间没有收到心跳包，则它会认为该节点挂掉。

• 新的选举过程开始：当一个节点检测到其他节点挂掉后，它会立即进入候选人状态，并开始新的选举过程。它会向其他节点发送投票请求，并更新自己的任期。

• 投票阶段：其他节点接收到投票请求后，检查自己的当前任期，如果比候选人的任期小，则投票给候选人，并将自己的状态更改为追随者状态。

• 必要条件：在获得超过一半的选票之后，候选人将成为新的领导者。

需要注意以下几点：

• 1.网络稳定性：确保集群中剩余的两个节点之间的网络稳定性，以便它们能够正常通信。否则，选举过程可能会受到干扰。

• 2.节点配置：在Nacos配置文件中，需要正确配置节点的集群信息，包括节点的IP地址和端口号。确保配置正确无误，以便节点能够正确地发现和通信。

• 3.选举超时时间：Nacos提供了选举超时时间的配置选项。如果选举超时时间较长，会增加选举过程的时间和整体的不可用性。您可以根据实际需求来配置合适的选举超时时间。

• 4.节点恢复：当挂掉的节点重新启动后，它将以追随者的身份加入集群，参与选举新的主节点。节点重新加入集群后，数据将会进行同步，保持集群的一致性。

通过以上步骤和注意事项，Nacos集群中的两个节点能够进行选举，选择出新的主节点，并保持集群的正常运行。