【ELasticsearch】集群故障模拟方案（二）：磁盘空间满、重选主节点

《集群故障模拟方案》系列，共包含以下文章：

• 1️⃣ 集群故障模拟方案（一）：节点宕机、节点离线
• 2️⃣ 集群故障模拟方案（二）：磁盘空间满、重选主节点

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1.磁盘空间满模拟

1.1 方案描述

模拟节点磁盘空间耗尽的情况。

1.2 操作步骤

• 识别数据目录
  • 检查 elasticsearch.yml 配置文件中的 path.data 设置。
  • 也可通过 GET _nodes/stats/fs?pretty 命令查询。
• 填充磁盘空间

  # 创建一个占满磁盘的大文件
  dd if=/dev/zero of=/path/to/es_data/fill_disk bs=1G count=100
  
  # 或者使用fallocate快速创建
  fallocate -l 10G /path/to/es_data/fill_disk
  

  🚀 注意：fill_disk 是一个文件名。

• 观察集群反应

  # 观察集群状态（分片可能变为 UNASSIGNED）
  curl -XGET 'http://localhost:9200/_cluster/allocation/explain?pretty'
  curl -XGET 'http://localhost:9200/_cat/allocation?v'
  

• 清理磁盘空间

  rm /path/to/es_data/fill_disk
  

1.3 命令说明

1.3.1 dd if=/dev/zero of=…

dd if=/dev/zero of=/path/to/es_data/fill_disk bs=1G count=100

这条命令使用 dd 创建一个 100GB 的大文件，用于快速占满磁盘空间，模拟 Elasticsearch 节点磁盘耗尽的情况。

部分	说明
dd	数据复制工具，用于按块读写文件或设备
if=/dev/zero	输入文件（Input File）：从 /dev/zero（Linux 零设备）读取数据（全零字节）
of=/path/to/es_data/fill_disk	输出文件（Output File）：写入到指定路径（通常选 Elasticsearch 数据目录）
bs=1G	块大小（Block Size）：每次读写 1GB（1G = 1 Gigabyte）
count=100	块数量：总共写入 100 块（100 × 1GB = 100GB）

• 生成一个 100GB 的 fill_disk 文件，内容全为零（/dev/zero 提供无限零字节流）。
• 快速消耗磁盘空间，模拟 Elasticsearch 节点因磁盘满而无法写入的情况。

1.3.2 fallocate

fallocate -l 10G /path/to/es_data/fill_disk

这条命令同样用于快速分配磁盘空间，模拟磁盘被占满的场景（如测试 Elasticsearch 在磁盘空间不足时的行为）。

部分	说明
fallocate	Linux 文件空间预分配工具，直接创建大文件（比 dd 更快）
-l 10G	指定文件大小为 10GB（10G = 10 Gigabytes）
/path/to/es_data/fill_disk	文件生成路径（通常选择 Elasticsearch 的数据目录）

• 立即占用 10GB 磁盘空间，生成一个名为 fill_disk 的空文件。
• 相比 dd if=/dev/zero of=...，fallocate 不实际写入数据，而是直接修改文件系统元数据，因此速度极快（即使分配 1TB 也只需几秒）。

关键参数

参数	说明
-l（--length）	指定文件大小（支持单位：K / M / G / T，如 1K=1KB，2M=2MB）
-o（--offset）	可选，从文件指定偏移量开始分配（默认从 0 开始）

1.3.3 对比

以上方法适用于测试：

• Elasticsearch 的 磁盘水位检测（如 cluster.routing.allocation.disk.watermark）。
• 分片是否会自动迁移（当磁盘空间不足时）。
• 集群是否进入 read-only 模式（防止数据丢失）。

方法	速度	是否实际写数据	适用场景
fallocate	⚡️ 极快	❌ 只修改元数据	快速测试磁盘空间不足
dd if=/dev/zero	🐢 慢（需写全零）	✅ 是	需要真实占用磁盘 I/O 的场景
truncate -s 10G	⚡️ 快	❌ 稀疏文件（不占实际空间）	仅需逻辑大文件时

注意事项

• 需要 root 权限（如果目标目录权限受限）。
• 确保路径正确，避免误填其他关键目录。
• Elasticsearch 默认磁盘水位阈值：
  • 低水位（low）：$85\%$ 占用时停止分配新分片。
  • 高水位（high）：$90\%$ 占用时尝试迁移分片。
  • 强制只读（flood_stage）：$95\%$ 占用时设为只读模式。

2.主节点选举问题模拟

2.1 方案描述

模拟主节点不可用时的选举过程。

2.2 操作步骤

• 识别当前主节点

  curl -XGET 'http://localhost:9200/_cat/nodes?v&h=name,node.role,master'
  

• 停止主节点

  systemctl stop elasticsearch
  

• 观察选举过程

  watch -n 1 curl -s 'http://localhost:9200/_cat/master?v'
  

• 恢复原主节点

  systemctl start elasticsearch
  

3.安全注意事项

• 在生产环境谨慎操作，建议先在测试环境验证。
• 确保有备份，避免数据丢失。
• 监控集群状态，准备好快速恢复方案。
• 避免在业务高峰期 进行故障模拟。

4.监控与验证

在执行故障模拟时，建议同时监控以下指标：

• 集群健康状态：/_cluster/health
• 节点状态：/_cat/nodes
• 分片分配情况：/_cat/shards
• 未分配分片解释：/_cluster/allocation/explain

以上模拟可以帮助你了解集群的容错能力和恢复机制，为制定应急预案提供依据。