面试题：ElasticSearch主分片恢复流程中如何初步保障数据一致性

Question

请阐述在ElasticSearch主分片恢复流程里，采取了哪些基础措施来保障数据的一致性，比如从数据同步机制、版本控制等方面进行说明。

Answer 1

数据同步机制

1. 基于日志的同步：Elasticsearch 使用预写式日志（Write-Ahead Log，WAL），也叫 translog。在对文档进行写入操作时，首先会写入 translog，这样即使节点发生故障，也能通过重放 translog 恢复未持久化的数据。当主分片恢复时，从 translog 中获取最新的操作记录，按照顺序应用到新恢复的分片上，确保数据的完整性和一致性。
2. 全量复制与增量复制：在初始恢复阶段，可能会进行全量复制，即从副本分片完整地拷贝数据到新恢复的主分片。而在后续运行过程中，通过增量复制来同步新的操作。例如，主分片接收新的写入请求后，会将相关操作发送给副本分片，副本分片按照相同顺序应用这些操作，保证各个分片之间的数据一致性。

版本控制

1. 文档版本号：每个文档在 Elasticsearch 中有一个版本号。当文档被创建时，版本号初始化为 1，每次对文档进行修改，版本号会递增。在主分片恢复过程中，Elasticsearch 会检查版本号。如果在恢复过程中，有新的写入操作导致版本号变化，Elasticsearch 会根据版本号来决定如何处理数据。例如，如果恢复的数据版本号低于当前集群中最新的版本号，那么会应用最新的操作来更新数据，确保恢复后的主分片数据与集群中的最新状态一致。
2. 集群状态版本：整个集群也有一个状态版本号。当集群状态发生变化，如节点加入、离开，分片分配等操作时，集群状态版本号会递增。在主分片恢复过程中，会根据集群状态版本来确定当前恢复操作所基于的集群状态是否有效。如果集群状态已经发生了变化，恢复操作会依据最新的集群状态进行调整，以保证数据在整个集群环境中的一致性。

选举机制

1. 主节点选举：Elasticsearch 通过选举机制来确定主节点。主节点负责管理集群状态，包括分片的分配等重要操作。在主分片恢复时，主节点会协调各个分片的恢复过程，确保恢复操作按照正确的顺序和规则进行。选举机制保证了在集群中有一个唯一的主节点来负责这些管理工作，避免多个节点同时进行不一致的操作，从而保障数据一致性。例如，在选举过程中，节点之间通过比较节点 ID、权重等因素来确定主节点，只有当选的主节点才能进行分片相关的管理操作。
2. 主分片选举：当主分片所在节点故障，需要重新选举新的主分片时，Elasticsearch 会从可用的副本分片中选择一个作为新的主分片。选举过程会考虑副本分片的数据完整性、版本等因素。例如，选择版本号最新且数据完整的副本分片作为新的主分片，以确保新的主分片能够最大程度地与故障前的主分片数据保持一致，从而保障整个集群的数据一致性。