AkkaCluster

Akka集群原理

Akka集群支持去中心化的基于P2P的集群服务，没有单点故障（SPOF）问题，它主要是通过Gossip协议来实现。对于集群成员的状态，Akka提供了一种故障检测机制，能够自动发现出现故障而离开集群的成员节点，通过事件驱动的方式，将状态传播到整个集群的其它成员节点。

1. 状态转移与故障检测

Akka内部为集群成员定义了一组有限状态（6种状态），并给出了一个状态转移矩阵，代码如下所示：

  private[cluster] val allowedTransitions: Map[MemberStatus, Set[MemberStatus]] =
    Map(
      Joining -> Set(Up, Down, Removed),
      Up -> Set(Leaving, Down, Removed),
      Leaving -> Set(Exiting, Down, Removed),
      Down -> Set(Removed),
      Exiting -> Set(Removed, Down),
      Removed -> Set.empty[MemberStatus])
}

Akka集群中的每个成员节点，都有可能处于上面的一种状态，在发生某些事件以后，会发生状态转移。需要注意的是，除了Down和Removed状态以外，节点处于其它任何一个状态时都有可能变成Down状态，即节点故障而无法提供服务，而在变成Down状态之前有一个虚拟的Unreachable状态，因为在Gossip收敛过程中，是无法到达或者经由Unreachable状态的节点，这个状态是由Akka实现的故障探测器（Failure Detector）来检测到的。处于Down状态的节点如果想要再次加入Akka集群，需要重新启动，并进入Joining状态，然后才能进行后续状态的转移变化。Akka集群成员节点状态及其转移情况，如下图所示：

在Akka中，集群中每一个成员节点M会被集群中的其他另一组节点（默认是5个）G监控，这一组节点G并不是整个集群中的其他所有节点，只是整个集群全部节点的一个子集，组G中的节点会检测节点M是否处于Unreachable状态，这是通过发送心跳来确认节点M是否可达，如果不可达则组G中的节点会将节点M的Unreachable状态向集群中组G之外的其它节点传播，最终使得集群中的每个成员节点都知道节点M故障。

2.Akka事件集合

节点状态发生转移会触发某个事件，我们可以根据不同类型的事件来进行相应的处理，为了能够详细捕获到各种事件，我们先看一下Akka定义的事件集合，如图所示：

3.Akka成员角色（Node Role）

Akka支持在每个成员节点加入集群的时候，设置成员自己的角色。通过角色划分，可以将使用Akka集群处理业务的系统划分为多个处理逻辑独立的子系统，每个子系统处理自己的业务逻辑，而且，划分得到的多个子系统都处于一个统一的Akka集群中。因此，每个子系统也具备了Akka集群所具有的特性，如故障检测、状态转移、状态传播等等。