Gossip简介

Cassandra集群没有中心节点，各个节点的地位完全相同，它们通过一种叫做gossip的协议维护集群的状态。通过gossip，每个节点都
能知道集群中包含哪些节点，以及这些节点的状态，这使得Cassandra集群中的任何一个节点都可以完成任意key的路由，任意一个节点不可用都不会造
成灾难性的后果。

gossip介绍

gossip的学名叫做Anti-entropy（逆熵？），比较适合在没有很高一致性要求的场景中用作同步信息。信息达到同步的时间大概是
log(N)，这里N表示节点的数量。

gossip有两种形式：anti-entropy和rumor-mongering。

gossip中的每个节点维护一组状态，状态可以用一个key/value对表示，还附带一个版本号，版本号大的为更新的状态。

消息的处理有3种方式，Cassandra采用第三种方式——Push-pull-gossip

Push-gossip	A节点将状态集合发送到B，B通过和本地的状态集合比较，返回 S(A)和S(B)的笛卡尔积
Pull-gossip	A发送一个摘要（digest，只包含key和version）给 B，B通过比较，仅仅返回A上需要更新的状态
Push-pull-gossip	这种方式和pull-gossip一样，在B发送给A其需要更新的 状态的同时，会向A请求本地过期的状态

关于gossip协议本身更详细的信息可以参考这篇paper
。

Cassandra的实现

当一个节点启动时，获取配置文件（storage-conf.xml）中的seeds配置，从而知道集群中所有的seed节点。

Cassandra内部有一个Gossiper，每隔一秒运行一次（在Gossiper.java的start方法中），按照以下规则向其他节点发
送同步消息：

随机取一个当前活着的节点，并向它发送同步请求

向随机一台不可达的机器发送同步请求

如果第一步中所选择的节点不是seed，或者当前活着的节点数少于seed数，则向随意一台seed发送同步请求

第一和第二步好理解，通过第一步可以和当前活着的节点同步状态，以更新本地的状态，通过第二步可以尽早发现不可用的节点重新可用了。

第三步中的第一个条件，如果第一步中的节点不是seed，则向随意一台seed发送同步请求也比较好理解，因为seed理论上总是有较多的节点状态
信息。

第三步中第二个条件则有点难理解，当活着的节点数少于seed时，也需要向随机的seed发送同步消息。其实这里是为了避免出现seed孤岛。

如果没有这个判断，考虑这样一种场景，有4台机器，{A, B, C,
D}，并且配置了它们都是seed，如果它们同时启动，可能会出现这样的情形：

A节点起来，发现没有活着的节点，走到第三步，和任意一个种子同步，假设选择了B

B节点和A完成同步，则认为A活着，它将和A同步，由于A是种子，B将不再和其他种子同步

C节点起来，发现没有活着的节点，同样走到第三步，和任意一个种子同步，假设这次选择了D

C节点和D完成同步，认为D活着，则它将和D同步，由于D也是种子，所以C也不再和其他种子同步

这时就形成了两个孤岛，A和B互相同步，C和D之间互相同步，但是{A,B}和{C,D}之间将不再互相同步，它们也就不知道对方的存在了。

加入第二个判断后，A和B同步完，发现只有一个节点活着，但是seed有4个，这时会再和任意一个seed通信，从而打破这个孤岛。

关于这个问题更详细的信息可以参考这里
。

Cassandra的每个节点都有一个实现了IEndPointStateChangeSubscriber接口的订阅者，它负责处理接收到的消
息，该接口包含以下方法：

方法名	含义
onjoin	有机器加入到集群中
onChange	有状态发生变更了
onAlive	机器可用
onDead	机器不可用

同时Gossiper本身实现了IEndPointStateChangePublisher，该接口包含register和unregister
两个方法，用于添加和删除订阅者。

gossip通信的状态信息主要有3种：

HeartBeatState

ApplicationState

EndPointState

HeartBeatState由generation和version组成，generation每次启动都会变化，用于区分机器重启前后的状态

ApplicationState用于表示系统的状态，每个对象表示一种状态，比如表示当前load的状态大概是这样：(1.2,
20)，含义为版本号为20时该节点的load是1.2

EndPointState封装了一个节点的ApplicationState和HeartBeatState

一个节点自身的状态只能由自己修改，其他节点的状态只能通过同步更新。

一次同步的过程
两个节点之间的一次同步过程可以用下图表示：



这里假设192.168.1.1（源节点）决定和192.168.1.2（目标节点）同步，首先源节点向目标节点发送
GossipDigestSynMessage包，这个包包括本机维护的所有节点的状态信息的最新版本摘要，摘要只包含key和version，不包含具
体的value，这样可以减小同步的带宽消耗。

当目标节点收到GossipDigestSynMessage包时，它需要做两件事：

找出收到的消息中比本地版本新的状态，按照版本号差异大小排序，将这些状态的摘要
放入
GossipDigestAckMessage中

找出本地比源节点版本更新的状态，将这些状态
放入GossipDigestAckMessage中

当GossipDigestAckMessage构建完成后，会被发送给源节点

这里按照版本号差异大小排序的原因是每个Message允许发送的状态数量是有限的（参见Gossip.java中的
MAX_GOSSIP_PACKET_SIZE定义），这样可以保证比较老的状态（版本号差异大的）可以优先得到更新。

源机器接收到GossipDigestAckMessage后，使用发送过来的目标节点更新的状态更新本地的状态，这样源节点就获取到了目标节点上
比自己更新的状态。

同时源节点把包含在GossipDigestAckMessage中摘要对应的状态通过GossipDigestAck2Message发送到目标
服务器，目标服务器更新本地的状态，这样目标服务器也获取到了源节点上比自己更新的状态。

完成这样一次同步后，源节点和目标节点上的状态都得到了同步。这中工作方式还是比较优的