面试题：ElasticSearch任务管理API之专家难度题

Question

当ElasticSearch集群遭遇网络分区故障时，任务管理API可能会面临哪些挑战？如何设计一个基于任务管理API的机制，确保在网络分区恢复后，之前因网络问题中断的任务能够正确恢复执行，且保证数据一致性和完整性？

Answer 1

网络分区故障时任务管理API面临的挑战

1. 任务状态同步问题：网络分区导致集群节点间无法及时同步任务状态，可能出现部分节点认为任务在执行，而其他节点却认为任务已中断或完成的不一致情况。
2. 任务调度混乱：分区使得协调任务调度的节点间通信受阻，可能出现重复调度任务，或者某些任务长时间得不到调度。
3. 数据一致性风险：如果任务涉及数据的读写操作，网络分区可能导致不同分区的数据更新不一致，在分区恢复后难以合并数据并保证一致性。

设计恢复机制确保任务正确恢复及数据一致性完整性

1. 任务持久化
   • 记录任务状态：在任务执行过程中，将任务的关键状态信息（如执行进度、已处理的数据块等）持久化到可靠存储（如分布式文件系统或数据库）。例如，使用Elasticsearch的文档存储功能，将任务状态以文档形式存储，便于后续查询和恢复。
   • 记录任务元数据：除了任务状态，还需记录任务的元数据，如任务类型、输入参数等，以便在恢复时能够准确重建任务执行环境。
2. 故障检测与通知
   • 心跳机制：节点定期向其他节点发送心跳消息，当某个节点在一定时间内未收到特定节点的心跳时，判定该节点可能因网络分区与自身处于不同分区。
   • 广播通知：检测到网络分区故障的节点，向本分区内其他节点广播故障信息，同时在分区恢复时广播恢复信息。
3. 任务恢复流程
   • 分区恢复检测：当网络分区恢复后，各节点通过心跳或其他检测机制感知到集群重新连通。
   • 任务状态收集：每个节点从持久化存储中读取本节点负责的任务状态信息，并将这些信息汇总到一个协调节点（可以是选举产生的主节点）。
   • 冲突检测与解决：协调节点对比各节点上报的任务状态，检测是否存在冲突（如任务进度不一致）。对于冲突情况，根据预定义的规则（如以执行进度较深的状态为准）进行解决。
   • 任务恢复执行：协调节点根据解决冲突后的任务状态，重新调度任务，确保任务从上次中断的位置继续执行。在执行过程中，通过事务机制（如两阶段提交）保证数据一致性，确保任务执行过程中数据的完整性。
4. 数据一致性保障
   • 版本控制：对数据引入版本号，每次数据更新时版本号递增。在任务恢复执行时，根据版本号判断数据是否在任务中断期间被其他操作修改，若有冲突则进行相应处理。
   • 数据校验：任务执行前后对相关数据进行校验和计算，并记录下来。在任务恢复执行前，重新计算校验和并与记录值对比，确保数据完整性未受影响。