面试题答案
一键面试1. PrimaryTerms 和 SequenceNumbers 的设计权衡分析
- 数据高可用性方面
- PrimaryTerms：用于标识主分片的版本。在主分片发生故障转移时，新的主分片会被分配一个更高的 PrimaryTerm。这确保了集群中所有节点对主分片的状态达成一致，即使在网络分区等复杂情况下，也能通过 PrimaryTerm 来判断哪些数据是最新的，从而保证数据的一致性和高可用性。例如，当旧的主分片在网络分区中暂时与集群隔离，新的主分片被选举出来并分配了更高的 PrimaryTerm，当旧主分片恢复连接后，它会基于 PrimaryTerm 发现自己已经不是最新的主分片，从而避免数据冲突。
- SequenceNumbers：是一个单调递增的数字，每个主分片都有自己独立的 SequenceNumber 空间。每次主分片接收到写入操作时，SequenceNumber 都会递增。它有助于确保副本分片与主分片的数据一致性。副本分片通过获取主分片的 SequenceNumber 来确定需要同步的操作，这样即使在副本分片落后于主分片的情况下，也能准确地从特定位置开始同步数据，保证数据的完整性和高可用性。
- 系统性能方面
- PrimaryTerms：主分片故障转移时更新 PrimaryTerm 会带来一定开销。选举新主分片以及传播新的 PrimaryTerm 到所有节点需要消耗网络带宽和节点处理能力。但这种开销是为了保证数据一致性不得不付出的代价，在正常情况下（没有主分片故障转移），PrimaryTerm 对性能影响较小。
- SequenceNumbers：写入操作时递增 SequenceNumber 本身开销较小，但副本分片同步数据时，频繁获取和对比 SequenceNumber 可能会带来一定网络和处理开销。尤其是在高写入负载场景下，副本分片同步压力增大，可能影响系统整体性能。
2. 优化方面及原因
- 优化高可用性方面
- 增强故障检测机制：通过更频繁且高效的心跳检测机制，更快地发现主分片故障，减少故障转移时间。原因是更快的故障检测能让新主分片更快接管，降低数据不一致窗口，提高数据高可用性。
- 改进副本同步策略：例如采用更细粒度的同步方式，不仅仅依赖 SequenceNumber 进行整体同步，而是根据数据的逻辑分区进行并行同步。这样可以在部分数据丢失或损坏时，更精准地恢复，提高副本数据与主分片的一致性，增强高可用性。
- 优化系统性能方面
- 缓存优化：在节点上缓存 PrimaryTerm 和近期的 SequenceNumber 信息，减少重复获取开销。因为频繁查询这些信息会增加网络和磁盘 I/O 开销，缓存可以显著提高获取效率，提升系统性能。
- 异步处理：将 SequenceNumber 更新和副本同步操作异步化。写入操作完成后，异步递增 SequenceNumber 和触发副本同步，避免阻塞写入线程，提高写入性能。这样可以在保证数据一致性的前提下，提升系统整体的写入吞吐量。