面试题答案
一键面试1. 多文档事务与并发控制
- 原理：MongoDB 4.0 及更高版本支持多文档事务。在事务中，MongoDB 使用两阶段提交（2PC）协议来确保多个文档更新操作的原子性、一致性、隔离性和持久性（ACID）。在事务开始时，MongoDB 会记录所有操作的预写日志（WAL），并在事务提交阶段，协调各个参与节点（副本集成员）来完成提交操作。如果在任何阶段出现错误，事务将回滚，已做的更改将被撤销。
- 关键组件：
- 预写日志（WAL）：记录所有数据库更改操作，确保即使系统崩溃，也能通过重放日志恢复到崩溃前的状态。在事务中，WAL 用于记录事务中的每个操作，以便在需要时进行回滚或恢复。
- 两阶段提交（2PC）：第一阶段是准备阶段，协调者（通常是主节点）向所有参与者发送准备消息，参与者将事务操作记录到 WAL 并回复准备完成。第二阶段是提交阶段，协调者根据所有参与者的准备情况决定是提交还是回滚事务，如果所有参与者都准备成功，则协调者发送提交消息，参与者提交事务；否则发送回滚消息，参与者回滚事务。
2. 副本集与并发控制
- 原理：MongoDB 副本集由一个主节点（Primary）和多个从节点（Secondary）组成。写操作主要在主节点上执行，主节点将写操作记录到 oplog（操作日志）中，从节点通过复制 oplog 来保持数据同步。在更新操作时，主节点负责处理并发写请求，并通过 oplog 的复制将更新传播到从节点。
- 关键组件：
- 主节点（Primary）：负责处理客户端的写请求，对更新操作进行并发控制。主节点在接收到写请求后，首先会检查操作的合法性，然后将操作记录到 WAL 和 oplog 中，确保数据的持久性和可复制性。
- 从节点（Secondary）：通过异步复制主节点的 oplog 来保持数据同步。从节点不会直接处理写请求，因此减少了写操作的并发冲突。在主节点出现故障时，副本集通过选举机制从从节点中选出新的主节点，保证系统的可用性。
3. 锁机制
- 原理：MongoDB 使用细粒度的锁机制来控制并发访问。锁分为数据库级锁、集合级锁和文档级锁。在更新操作时，MongoDB 会根据操作的范围自动选择合适粒度的锁。例如，对单个文档的更新通常使用文档级锁，这样可以允许其他线程同时更新不同的文档，提高并发性能。
- 关键概念：
- 锁粒度：不同粒度的锁决定了锁的影响范围。文档级锁的粒度最细，只锁定单个文档，对并发的影响最小；数据库级锁粒度最粗，会锁定整个数据库，阻止其他所有写操作和大部分读操作，所以应尽量避免使用数据库级锁。
- 锁的获取与释放：MongoDB 会自动管理锁的获取和释放。当一个操作需要锁时，MongoDB 会尝试获取相应粒度的锁，如果锁不可用，则操作会进入等待队列，直到锁可用。操作完成后，锁会被释放，以便其他操作可以获取。
4. 隔离级别
- 原理：MongoDB 支持可重复读（Repeatable Read）隔离级别。在可重复读隔离级别下，一个事务在执行过程中，多次读取同一数据时，其值保持一致，不受其他并发事务更新操作的影响。这是通过在事务开始时创建一个一致性快照来实现的，事务内的所有读操作都基于这个快照，确保了读操作的一致性。
- 关键概念：
- 一致性快照：在事务开始时，MongoDB 会为该事务创建一个一致性快照，该快照包含了事务开始时数据库的状态。事务内的读操作都基于这个快照，而不是实时的数据库状态，从而保证了在事务执行期间，数据读取的一致性。即使其他事务在同一时间对数据进行了更新，该事务内的读操作也不会受到影响。