Hướng Dẫn Chi Tiết về Clustering và Khả Năng Khả Dụng Cao trong Elasticsearch

Trong suốt quá trình sử dụng Elasticsearch, mình muốn chia sẻ những kinh nghiệm quý báu về clustering và khả năng khả dụng cao (High Availability - HA) trong Elasticsearch. Đây là hai khía cạnh quan trọng giúp Elasticsearch hoạt động ổn định và mở rộng quy mô một cách hiệu quả.

1. Clustering trong Elasticsearch

Clustering trong Elasticsearch chính là tập hợp các node (máy chủ) tương tác với nhau để lưu trữ và xử lý dữ liệu. Một cluster có thể gồm nhiều node, mỗi node đảm nhận một phần dữ liệu và công việc trong cluster. Clustering không chỉ giúp phân phối dữ liệu mà còn đảm bảo tính dự phòng và khả năng mở rộng.

Các thành phần chính của cluster

• Tên Cluster: Tên độc nhất để nhận diện cluster. Chỉ những node có cùng tên mới có thể tham gia vào cluster.
• Nodes: Các instance của Elasticsearch, có thể được phân loại thành master node, data node, coordinating node và một số vai trò khác.
• Shards và Replicas: Dữ liệu được chia thành các shard chính và có thể có các bản sao (replica) để đảm bảo dự phòng.

2. Khả Năng Khả Dụng Cao (High Availability)

Khả năng khả dụng cao là yếu tố đảm bảo rằng cluster vẫn hoạt động bình thường ngay cả khi một số node gặp sự cố. Điều này đạt được thông qua việc sao chép dữ liệu trên các node và áp dụng các cơ chế phát hiện lỗi thông minh.

Các tính năng chính hỗ trợ HA

• Replication: Mỗi shard chính có thể có nhiều shard bản sao. Khi một node gặp lỗi, các bản sao sẽ đảm bảo rằng dữ liệu vẫn được truy cập.
• Quorum-based Decision Making: Elasticsearch sử dụng hệ thống quorum để bầu chọn master node và xác nhận các thay đổi trạng thái của cluster. Thiết lập như discovery.zen.minimum_master_nodes (trong phiên bản cũ) và cluster.initial_master_nodes giúp duy trì sự ổn định của cluster.
• Phát hiện lỗi (Fault Detection): Các node liên tục kiểm tra tình trạng của nhau. Nếu một node không phản hồi, cluster sẽ tự động phân công lại nhiệm vụ và sao chép dữ liệu để duy trì khả năng khả dụng.

3. Quá trình Discovery và Khởi Tạo Cluster

Discovery là quá trình mà các node nhận diện lẫn nhau để hình thành hoặc tham gia vào một cluster. Elasticsearch cung cấp nhiều cơ chế discovery linh hoạt:

• Unicast Host Providers: Đây là phương pháp mặc định cho phép các node phát hiện nhau thông qua danh sách địa chỉ host đã được định sẵn, cấu hình qua discovery.seed_hosts.
• Discovery Dựa trên Đám Mây: Elasticsearch hỗ trợ tích hợp với các dịch vụ đám mây như AWS, Azure và GCP, tự động phát hiện node thông qua các plugin.
• Bootstrap Checks: Các kiểm tra này giúp đảm bảo sự ổn định của cluster trong quá trình khởi động. Các thiết lập quan trọng như giới hạn bộ nhớ ảo và số lượng file descriptors cần được đảm bảo chính xác để tránh sự cố.

4. Quản Lý Trạng Thái Cluster

Trạng thái của cluster cung cấp thông tin về cấu hình của nó, bao gồm các thành viên node, phân bổ shard và các thiết lập. Master node đóng vai trò quản lý tình trạng cluster và công bố thông tin tới các node khác.

Các điểm chính cần lưu ý:

• Tính Nhất Quán: Master node đảm bảo rằng tất cả các node trong cluster đều có thông tin cập nhật về trạng thái.
• Khả Năng Mở Rộng: Elasticsearch tối ưu hóa việc công bố trạng thái bằng cách chỉ gửi các thay đổi mới đến các node.

5. Thêm Node và Mở Rộng Cluster

Một trong những ưu điểm của Elasticsearch là khả năng mở rộng dễ dàng. Bạn có thể thêm hoặc xóa node một cách linh hoạt. Khi thêm một node mới:

• Dữ liệu sẽ được tự động cân bằng lại để phân phối shard đều hơn.
• Các shard bản sao sẽ được chỉ định lại để đảm bảo tính dự phòng.

Để thêm node mới, chỉ cần cập nhật discovery.seed_hosts hoặc sử dụng các plugin discovery từ đám mây, sau đó khởi chạy node mới với thiết lập phù hợp.

6. Phát Hiện Lỗi và Khôi Phục Dữ Liệu

Elasticsearch thực hiện phát hiện lỗi thông qua các cơ chế hiệu quả:

• Cơ Chế Heartbeat: Các node gửi tín hiệu ping định kỳ để theo dõi tình trạng của nhau. Nếu một node lỡ mất một số lượng ping nhất định, nó sẽ bị đánh dấu là có lỗi.
• Quá Trình Khôi Phục: Shard trên node gặp sự cố sẽ được sao chép sang các node khác, giúp cluster tiếp tục hoạt động với ít hoặc không có mất mát dữ liệu.

7. Cấu Hình Discovery và Khả Năng Khả Dụng Cao

Để kích hoạt clustering và khả năng khả dụng cao, cần có một số thiết lập quan trọng như:

Cấu hình Discovery cơ bản:

cluster.name: my-cluster
node.name: node-1
discovery.seed_hosts: ["127.0.0.1", "node-2"]
cluster.initial_master_nodes: ["node-1", "node-2"]

Kiểm tra Bootstrap cho Môi Trường Sản Xuất

Đảm bảo rằng các thiết lập như giới hạn bộ nhớ và số lượng file descriptors đã được cấu hình phù hợp.

Cấu hình Số Lượng Replicas

Cấu hình số lượng shard bản sao dựa trên mức độ dự phòng bạn muốn:

index.number_of_replicas: 1

Kết Luận

Clustering và khả năng khả dụng cao là hai yếu tố nền tảng của Elasticsearch, giúp hệ thống mở rộng dễ dàng và đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu. Bằng cách hiểu và cấu hình đúng các tính năng này, bạn có thể xây dựng các giải pháp tìm kiếm và phân tích mạnh mẽ để đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng hiện đại. Ngay cả khi mở rộng hoặc đảm bảo dự phòng lỗi, các tính năng clustering và HA của Elasticsearch luôn sẵn sàng hỗ trợ bạn.

Tài Liệu Tham Khảo

• Tài liệu chính thức của Elasticsearch
• Hướng dẫn về High Availability trong Elasticsearch
  source: viblo