面试题：ElasticSearch复杂网络环境下数据副本写故障的容错设计

Question

设想在一个具有复杂网络拓扑（如多数据中心、高延迟网络链路等）的ElasticSearch集群中，数据副本模型面临写故障时，如何从架构设计层面出发，设计一套全面的容错处理方案，确保数据完整性和系统的高可用性，包括但不限于网络拓扑感知、故障检测与恢复机制、数据一致性保障等方面的考量。

Answer 1

网络拓扑感知

1. 分层架构：将集群按数据中心划分为不同层次，每个数据中心内部再细分区域。这样在故障发生时，能快速定位到具体的故障层次和区域。例如，分为数据中心层、机架层、节点层。
2. 拓扑映射：维护一个实时的网络拓扑映射表，记录各节点、链路的状态和位置关系。可以使用专门的拓扑发现工具，如通过定期的网络探测来更新该映射表。

故障检测与恢复机制

1. 心跳检测：节点间定期发送心跳包，若在一定时间内未收到某个节点的心跳，则判定该节点故障。例如，设定心跳间隔为10秒，若连续3次未收到心跳（即30秒），触发故障处理流程。
2. 副本切换：当主副本所在节点出现写故障，迅速将对应数据的一个健康副本提升为主副本。可以采用选举算法，如基于权重的选举，权重可以根据节点性能、负载等因素动态计算。
3. 故障节点隔离与修复：将故障节点从集群中隔离，避免其对正常操作产生干扰。同时启动修复流程，如自动重启节点、检查硬件故障、重新安装软件等。对于网络故障链路，尝试重新建立连接或切换到备用链路。

数据一致性保障

1. 写操作同步：采用同步复制机制，在写操作时，主副本将数据同步到一定数量（如多数）的副本后，才返回写成功。例如，对于3个副本的情况，需确保2个副本写入成功。
2. 版本控制：为每个数据块引入版本号，每次写操作版本号递增。副本在同步数据时，通过对比版本号来判断数据是否最新，若版本号不一致，以高版本数据为准进行更新。
3. 冲突解决：当出现数据冲突（如多个副本同时收到不同的写操作），根据预定义的冲突解决策略处理。如以时间戳最新的写操作结果为准，或者根据写入节点的优先级来决定。