Apache Ignite分区丢失策略深度解析

Apache Ignite分区丢失策略深度解析

ignite Apache Ignite 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/ignite15/ignite

分区丢失问题概述

在分布式系统中，数据分区丢失是一个需要特别关注的问题。Apache Ignite作为内存计算平台，通过分区丢失策略(Partition Loss Policy)来应对这种情况。

什么是分区丢失？

分区丢失指的是当某个数据分区的主副本和所有备份副本所在的节点都不可用时，该分区就处于"丢失"状态。这意味着对于配置了N个备份的缓存，集群最多只能容忍N个节点同时故障，超过这个数量就会导致分区丢失。

分区丢失策略详解

Ignite提供了三种分区丢失处理策略，每种策略适用于不同的业务场景：

1. IGNORE策略（忽略）

特点：

• 将丢失的分区视为空分区处理
• 读取操作返回空值，仿佛数据从未存在
• 写入操作正常执行但实际不会保存

适用场景：

• 仅适用于纯内存集群
• 必须启用基线自动调整(baseline autoadjustment)且超时设为0
• 是纯内存集群的默认策略

注意事项：

• 在包含持久化数据区域的集群中，即使显式配置IGNORE也会被自动替换为READ_WRITE_SAFE

2. READ_WRITE_SAFE策略（读写安全）

特点：

• 对丢失分区的任何读写操作都会抛出异常
• 可用分区仍可正常访问

适用场景：

• 需要确保数据一致性的关键业务
• 能够容忍部分分区不可用但需要明确知道哪些操作失败

3. READ_ONLY_SAFE策略（只读安全）

特点：

• 整个缓存进入只读模式
• 对丢失分区的读取操作会抛出异常
• 所有写入操作都会抛出异常

适用场景：

• 需要防止数据不一致写入
• 允许读取未丢失分区的数据

配置方法

分区丢失策略可以针对每个缓存单独配置：

XML配置示例

<bean class="org.apache.ignite.configuration.IgniteConfiguration">
    <property name="cacheConfiguration">
        <bean class="org.apache.ignite.configuration.CacheConfiguration">
            <property name="name" value="myCache"/>
            <property name="partitionLossPolicy" value="READ_WRITE_SAFE"/>
        </bean>
    </property>
</bean>

Java API配置

CacheConfiguration<Integer, String> cacheCfg = new CacheConfiguration<>("myCache");
cacheCfg.setPartitionLossPolicy(PartitionLossPolicy.READ_WRITE_SAFE);

分区丢失事件监听

Ignite提供了EVT_CACHE_REBALANCE_PART_DATA_LOST事件，可以在分区丢失时触发通知：

Ignite ignite = Ignition.ignite();

ignite.events().localListen(event -> {
    CacheRebalancingEvent cacheEvent = (CacheRebalancingEvent) event;
    System.out.println("分区丢失: 缓存=" + cacheEvent.cacheName() + 
                      ", 分区=" + cacheEvent.partition());
    return true;
}, EventType.EVT_CACHE_REBALANCE_PART_DATA_LOST);

分区丢失处理与恢复

重置丢失分区状态

对于持久化缓存，可以通过以下方式重置分区状态：

ignite.resetLostPartitions(Collections.singletonList("myCache"));

或者使用控制脚本：

control.sh --cache reset_lost_partitions myCache

异常处理

当操作因分区丢失失败时，可以检查异常原因：

try {
    cache.get(key);
} catch (CacheException e) {
    if (e.getCause() instanceof IgniteCheckedException &&
        ((IgniteCheckedException)e.getCause()).getMessage().contains("分区已丢失")) {
        // 处理分区丢失情况
    }
}

获取丢失分区列表

Collection<Integer> lostPartitions = cache.lostPartitions();

不同集群配置下的恢复方案

纯内存集群(IGNORE策略)

• 分区丢失被忽略
• 缓存继续运行，丢失分区视为空
• 数据将永久丢失

纯内存集群(READ_WRITE_SAFE/READ_ONLY_SAFE策略)

1. 返回至少一个分区所有者节点到基线拓扑
2. 重置丢失分区
3. 继续使用缓存(数据已丢失)

持久化集群

方案一：

1. 返回所有节点到基线拓扑
2. 重置丢失分区

方案二：

1. 停止所有节点
2. 启动所有节点(包括故障节点)
3. 激活集群

混合集群(内存+持久化)

• 内存缓存按纯内存集群方式处理
• 持久化缓存按持久化集群方式处理

最佳实践建议

1. 根据业务需求选择合适的分区丢失策略
2. 对于关键业务，建议使用READ_WRITE_SAFE策略
3. 定期监控分区状态，及时发现潜在问题
4. 设计系统时考虑节点故障的容错能力
5. 对于持久化集群，确保有完善的备份和恢复方案

通过合理配置分区丢失策略和恢复流程，可以最大程度地保证Apache Ignite集群在节点故障情况下的数据可用性和一致性。

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