分布式选主
在分布式系统中，应用服务常常会通过多个节点（或实例）的方式来保证高可用。然而在某些场景下，有些数据或者任务无法被并行操作，此时就需要由一个特定的节点来执行这些特殊的任务（或者进行协调及决策），这个特定的节点也就是领导者（Leader），而在多个节点中选择领导者的机制也就是分布式选主（Leader Election）。
如今诸多知名项目也都使用了分布式选主，例如：
EtcdKafkaElasticsearchZookeeper
常用算法包括：
Paxos：一种著名的分布式共识算法，原理和实现较为复杂（此算法基本就是共识理论的奠基之作，曾有人说：“世界上只有一种共识协议，就是 Paxos，其他所有共识算法都是 Paxos 的退化版本”）。Raft：目前最广泛使用的分布式共识算法之一，Etcd 使用的就是 Raft，Elasticsearch 和 Kafka 在后来的版本中也都抛弃了早期的算法并转向了 Raft。ZAB（Zookeeper Atomic Broadcast）：Zookeeper 使用的一致性协议，也包括选主机制。
Kubernetes Lease
在 Kubernetes 中，诸如 kube-scheduler 和 kube-controller-manager 等核心组件也需要使用分布式选主，因为其需要确保任一时刻只有一个调度器在做出调度决策，同一时间只有一个控制管理器在处理资源对象。
然而，除了核心组件，用户的应用服务很可能也有类似分布式选主的需求，为了满足这种通用需求，kubernetes 提供了 Lease（翻译为“租约”）这样一个特殊的资源对象。
如上图所示，在 k8s 中选主是通过争抢一个分布式锁（Lease）来实现的，抢到锁的实例成为 leader，为了确认自己持续存活，leader 需要不断的续签这个锁（Lease），一旦 leader 挂掉，则锁被释放，其他候选人便可以竞争成为新的 leader。
Lease 的结构也很简单：
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apiVersion: coordination.k8s.io/v1
kind: Lease
metadata:
# object
spec:
acquireTime: # 当前租约被获取的时间
holderIdentity: # 当前租约持有者的身份信息
leaseDurationSeconds: # 租约候选者需要等待才能强制获取它的持续时间
leaseTransitions: # 租约换了多少次持有者
renewTime: # 当前租约持有者最后一次更新租约的时间
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Lease 本质上与其它资源并无区别，除了 Lease，其实也可以用 configmap 或者 endpoint 作为分布式锁，因为在底层都是 k8s 通过资源对象的 resourceVersion 字段进行 compare-and-swap，也就是通过这个字段实现的乐观锁。当然在实际使用中，建议还是用 Lease。
使用示例
使用 Lease 进行分布式选主的示例如下：
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import (
"context"
"time"
"k8s.io/client-go/kubernetes"
"k8s.io/client-go/rest"
"k8s.io/client-go/tools/leaderelection"
"k8s.io/client-go/tools/leaderelection/resourcelock"
)
func main() {
config, err := rest.InClusterConfig()
if err != nil {
panic(err.Error())
}
clientset, err := kubernetes.NewForConfig(config)
if err != nil {
panic(err.Error())
}
// 配置 Lease 参数
leaseLock := &resourcelock.LeaseLock{
LeaseMeta: metav1.ObjectMeta{
Name: "my-lease",
Namespace: "default",
},
Client: clientset.CoordinationV1(),
LockConfig: resourcelock.ResourceLockConfig{
Identity: "my-identity",
},
}
// 配置 Leader Election
leaderElectionConfig := leaderelection.LeaderElectionConfig{
Lock: leaseLock,
LeaseDuration: 15 * time.Second,
RenewDeadline: 10 * time.Second,
RetryPeriod: 2 * time.Second,
Callbacks: leaderelection.LeaderCallbacks{
OnStartedLeading: func(ctx context.Context) {
// 当前实例成为 Leader
// 在这里执行 Leader 专属的逻辑
},
OnStoppedLeading: func() {
// 当前实例失去 Leader 地位
// 可以在这里执行清理工作
},
OnNewLeader: func(identity string) {
// 有新的 Leader 产生
}
},
}
leaderElector, err := leaderelection.NewLeaderElector(leaderElectionConfig)
if err != nil {
panic(err.Error())
}
// 开始 Leader Election
ctx := context.Background()
leaderElector.Run(ctx)
}
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参考资料：
