Cassandra中Gossip具體實現方式

（一）Gossip的作用
Cassandra叢集沒有中心節點，各個節點的地位完全相同，它們通過一種叫做gossip的協議維護叢集的狀態。
通過gossip，每個節點都能知道叢集中包含哪些節點，以及這些節點的狀態，這使得Cassandra叢集中的任何一個節點都可以完成任意key的路由，任意一個節點不可用都不會造成災難性的後果。

（二）Gossip協議介紹
gossip的學名叫做Anti-entropy（逆熵？），比較適合在沒有很高一致性要求的情境中用作同步資訊。資訊達到同步的時間大概是log(N)，這裡N表示節點的數量。
gossip有兩種形式：anti-entropy和rumor-mongering。
gossip中的每個節點維護一組狀態，狀態可以用一個key/value對錶示，還附帶一個版本號碼，版本號碼大的為更新的狀態。
訊息的處理有3種方式，Cassandra採用第三種方式——Push-pull-gossip

（三）Gossip訊息如何如何發送
當一個節點啟動時，擷取設定檔（cassandra.yaml）中的seeds配置，從而知道叢集中所有的seed節點。
Cassandra內部有一個Gossiper，每隔一秒運行一次（在Gossiper.java的start方法中），按照以下規則向其他節點發送同步訊息：
1、隨機取一個當前活著的節點，並向它發送同步請求
2、向隨機一台不可達的機器發送同步請求
3、如果第一步中所選擇的節點不是seed，或者當前活著的節點數少於seed數，則向隨意一台seed發送同步請求
如果沒有這個判斷，考慮這樣一種情境，有4台機器，{A, B, C, D}，並且配置了它們都是seed，如果它們同時啟動，可能會出現這樣的情形：
1、A節點起來，發現沒有活著的節點，走到第三步，和任意一個種子同步，假設選擇了B
2、B節點和A完成同步，則認為A活著，它將和A同步，由於A是種子，B將不再和其他種子同步
3、C節點起來，發現沒有活著的節點，同樣走到第三步，和任意一個種子同步，假設這次選擇了D
4、C節點和D完成同步，認為D活著，則它將和D同步，由於D也是種子，所以C也不再和其他種子同步
這時就形成了兩個孤島，A和B互相同步，C和D之間互相同步，但是{A,B}和{C,D}之間將不再互相同步，它們也就不知道對方的存在了。
加入第二個判斷後，A和B同步完，發現只有一個節點活著，但是seed有4個，這時會再和任意一個seed通訊，從而打破這個孤島。

（四）Cassandra中Gossip資料結構
gossip通訊的狀態資訊主要有3種：
1、EndPointState
2、HeartBeatState
3、ApplicationState
HeartBeatState 由generation和version組成，generation每次啟動都會變化，用於區分機器重啟前後的狀態；Version是只能增長的，每次心跳之前進行遞增
ApplicationState用於表示系統的狀態，由state和version組成，state表示節點的狀態，version是遞增的，每個對象表示節點一種狀態，比如表示當前load的狀態大概是這樣：(1.2, 20)，含義為版本號碼為20時該節點的load是1.2
EndPointState 封裝了一個節點的ApplicationState構成的映射（Map<String, ApplicationState> applicationState_）和HeartBeatState
一個節點自身的狀態只能由自己修改，其他節點的狀態只能通過同步更新。

（六）Gossip狀態資訊有哪些
負載資訊（LOAD-INFORMATION）
遷移資訊（MIGRATION）
節點狀態資訊（MOVE）
        BOOT（啟動階段）節點正在啟動
        NORMAL（正常）節點加入了Token的ring，可以提供讀
        LEAVING，節點準備離開Ring
        LEFT，節點被踢出叢集或者是Token資訊被手工變更

（七）Gossip訊息同步過程

（八）Gossip訊息同步執行個體
（1）Node 10.0.0.1(endPointStateMap):

 EndPointState 10.0.0.1<br /> HeartBeatState: generation 1259909635, version 325<br /> ApplicationState "load-information": 5.2, generation 1259909635, version 45<br /> ApplicationState "bootstrapping": bxLpassF3XD8Kyks, generation 1259909635, version 56<br /> ApplicationState "normal": bxLpassF3XD8Kyks, generation 1259909635, version 87<br />EndPointState 10.0.0.2<br /> HeartBeatState: generation 1259911052, version 61<br /> ApplicationState "load-information": 2.7, generation 1259911052, version 2<br /> ApplicationState "bootstrapping": AujDMftpyUvebtnn, generation 1259911052, version 31<br />EndPointState 10.0.0.3<br /> HeartBeatState: generation 1259912238, version 5<br /> ApplicationState "load-information": 12.0, generation 1259912238, version 3<br />EndPointState 10.0.0.4<br /> HeartBeatState: generation 1259912942, version 18<br /> ApplicationState "load-information": 6.7, generation 1259912942, version 3<br /> ApplicationState "normal": bj05IVc0lvRXw2xH, generation 1259912942, version 7

（2）Node 10.0.0.2(endPointStateMap):

EndPointState 10.0.0.1<br /> HeartBeatState: generation 1259909635, version 324<br /> ApplicationState "load-information": 5.2, generation 1259909635, version 45<br /> ApplicationState "bootstrapping": bxLpassF3XD8Kyks, generation 1259909635, version 56<br /> ApplicationState "normal": bxLpassF3XD8Kyks, generation 1259909635, version 87<br />EndPointState 10.0.0.2<br /> HeartBeatState: generation 1259911052, version 63<br /> ApplicationState "load-information": 2.7, generation 1259911052, version 2<br /> ApplicationState "bootstrapping": AujDMftpyUvebtnn, generation 1259911052, version 31<br /> ApplicationState "normal": AujDMftpyUvebtnn, generation 1259911052, version 62<br />EndPointState 10.0.0.3<br /> HeartBeatState: generation 1259812143, version 2142<br /> ApplicationState "load-information": 16.0, generation 1259812143, version 1803<br /> ApplicationState "normal": W2U1XYUC3wMppcY7, generation 1259812143, version 6
GossipDigestSynMessage（節點10.0.0.1）:
10.0.0.1:1259909635:325
10.0.0.2:1259911052:61
10.0.0.3:1259912238:5
10.0.0.4:1259912942:18

GossipDigestAckMessage（節點10.0.0.2）:
10.0.0.1:1259909635:324
10.0.0.3:1259912238:0
10.0.0.4:1259912942:0
10.0.0.2:
[ApplicationState "normal": AujDMftpyUvebtnn, generation 1259911052, version 62],
 [HeartBeatState, generation 1259911052, version 63]

GossipDigestAck2Message（節點10.0.0.1）:
10.0.0.1:
  HeartBeatState: generation 1259909635, version 325
  ApplicationState "load-information": 5.2, generation 1259909635, version 45
  ApplicationState "bootstrapping": bxLpassF3XD8Kyks, generation 1259909635, version 56
  ApplicationState "normal": bxLpassF3XD8Kyks, generation 1259909635, version 87
10.0.0.3:
  HeartBeatState: generation 1259912238, version 5
  ApplicationState "load-information": 12.0, generation 1259912238, version 3
10.0.0.4:
  HeartBeatState: generation 1259912942, version 18
  ApplicationState "load-information": 6.7, generation 1259912942, version 3
  ApplicationState "normal": bj05IVc0lvRXw2xH, generation 1259912942, version 7