JVM（Java虚拟机，例如Neo4j服务器）为新创建的Java对象分配所需内存。此内存是启动时通过neo4j.conf配置的总堆内存分配的一部分。JVM定期检查堆中未使用的对象，然后通过称为垃圾回收或简称GC的过程将其丢弃以回收堆内存。

假设已使用Neo4j内存配置（参见https://neo4j.ac.cn/developer/kb/understanding-memory-consumption/）对堆大小进行了优化，使用/数据量的峰值仍然可能导致堆利用率增加，从而导致垃圾回收时间更长和/或更频繁。内存泄漏是导致堆利用率增加的另一个原因，在许多情况下会导致堆内存不足的情况。Java中的内存泄漏是指某些对象不再被应用程序使用，但垃圾回收无法识别这种情况。

在这种情况下，增加更多的堆内存可能只会推迟JVM堆空间耗尽（抛出java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space错误）。此外，增加Java堆空间的大小也往往会增加GC暂停的时间长度。可以执行堆转储，并使用例如Eclipse MAT（确保您的机器有足够的内存进行分析）来诊断内存泄漏。其他工具，如JDK、jconsole、visualvm、jstat，以及neo4j gc.log，可能有助于识别任何异常事务。

上述长时间GC或内存泄漏的一个常见后果是集群中的心跳超时，这本质上是集群成员无法及时连接到其他成员。这是因为完整GC强制执行“停止一切”暂停，在此期间，JVM会暂停所有其他操作，包括网络通信。在因果集群中，这通常会导致重新选举，不可达的成员会从集群中移除，并选举出新的集群领导者。请注意，可能导致重新选举的其他因素通常是良性的，并且不在本文讨论范围之内。

因果集群中的重新选举是一个快速、无缝的过程，在正常操作下，它发生在几十/几百毫秒内，对事务客户端没有明显影响。重新选举是领导者在暂停期间变得不可用的自然结果；跟随者不知道领导者正在进行垃圾回收，也不应该关心。然而，在高负载情况下，加上频繁的长GC暂停，重新选举可能是不受欢迎的。这是因为在重新选举期间，每单位时间的入站事务（因此被拒绝的事务）数量很高。此外，新当选的领导者可能需要通过检查点将任何挂起的事务提交到存储，并成为追随者赶上的新来源，同时大量新传入的事务将再次需要频繁且可能长时间的GC暂停，对操作系统CPU和内存资源产生累积效应。此外，前任领导者可能在短时间内重新加入集群，其日志中仍有更高的事务ID，因此再次成为领导者。重要的是，虽然选举本身可能持续几毫秒，但在选举期间，集群将不接受写入。这些是可能导致循环持续领导者切换的一些关键因素，尤其是在重负载情况下。

选举超时是指在FOLLOWER尝试开始选举并成为CANDIDATE之后的时间。这些超时在选举期间持续存在，如果CANDIDATE未当选，或在又一个causal_clustering.leader_election_timeout周期后未收到新当选LEADER的消息，它将要么成为FOLLOWER，要么开始另一次选举。通常不希望选举超时过长。它们代表了领导者故障转移期间更长的停机时间。目标不应该是增加它，而是管理工作负载以减少GC。第二次超时的时间稍长一些，可能会减少选举引起的总停机时间。causal_clustering.leader_election_timeout的文档定义没有提及心跳超时，因为心跳是实现细节。大多数集群内部消息也被视为心跳。如果集群成员收到来自领导者的消息，则认为它已收到该领导者的消息，因此选举超时会重置触发新领导者选举的超时时间。

因果集群心跳超时通过配置项causal_clustering.leader_election_timeout控制，该配置项默认为7秒，推荐值小于10秒。对于具有大堆的图数据库，GC暂停有时可能长达几分钟，在这种情况下，此类超时值无法阻止重新选举。请注意，并非大堆本身导致GC，而是分配远远超过GC能够回收的内存，最终导致停止一切暂停。如果有许多较小的暂停，这些暂停非常偶尔地导致领导者选举（因此只是偶尔错过7秒超时），那么将causal_clustering.leader_election_timeout增加一个较小的值可能是一个解决方案，但唯一的真正解决方案是生成更少的垃圾，这通常涉及重写Cypher查询并避免大型数据导入查询等。查询优化超出了本文的范围，但它是Neo4j Cypher手册的一部分，可在以下地址找到：https://neo4j.ac.cn/docs/cypher-manual/current/query-tuning/。

另一个有助于防止频繁重新选举的配置是causal_clustering.enable_pre_voting（在Neo4j 3.2.9中添加），它控制是否启用“预选举”。Pre_voting是一个实例询问其他集群成员的过程：“如果我发起选举，你会投我的票吗？”。这是一种乐观的方法，用于阻止潜在的无效选举（正如我们所知，无效选举发生时会停止写入）。在这种情况下，“无效”通常意味着前任领导者仍然是领导者，而我们在“无效”选举发生期间所得到的只是几秒钟的不可用性。选举后，“任期”(term)最高的集群成员获胜并成为新领导者。请注意，成员只有在其他成员投票给他们时才会增加他们的任期，并且如果追随者具有更高的任期，领导者必须下台，这意味着领导者落后了。

因此，预投票有助于通过两种方式减少不必要的选举：