面试题：MongoDB索引在高可用性场景下如何保障数据一致性

Question

请阐述在MongoDB中，索引是如何在高可用性场景（如副本集）下保障数据一致性的，包括索引更新与数据同步的机制。

Answer 1

索引在MongoDB副本集高可用性场景下保障数据一致性机制

1. 索引更新机制
   • 主节点：在MongoDB副本集中，主节点（Primary）负责处理写操作。当有新数据插入、更新或删除时，主节点不仅更新数据文档，也会同步更新相关索引。例如，若对集合中的某个文档的特定字段建立了索引，当该字段值改变时，主节点会相应调整索引结构，确保索引准确反映数据状态。这种更新操作会按照事务的原子性原则进行，即要么索引和数据都更新成功，要么都回滚，以保证数据与索引的一致性。
   • 从节点：从节点（Secondary）通过复制 oplog（操作日志）来同步主节点的更改。当从节点应用 oplog 中的写操作时，同样会按照主节点的更新逻辑更新本地的索引。这意味着从节点上的索引会随着数据的同步而同步更新，保持与主节点索引的一致性。
2. 数据同步机制
   • oplog 复制：主节点将所有写操作记录在 oplog 中，oplog 是一个特殊的固定集合，记录了数据库的所有更改操作。从节点通过持续轮询主节点的 oplog，获取新的操作记录，并按照操作顺序在本地应用这些更改。这个过程不仅包括数据的插入、更新和删除，也包含索引的更新操作，从而保证从节点的数据和索引与主节点一致。
   • 心跳检测与选举：副本集成员之间通过心跳检测（通常每 2 秒一次）来保持联系，确认彼此的状态。如果主节点出现故障，从节点会发起选举，在选举过程中，拥有最新 oplog 且数据和索引状态最完整的节点有更高概率被选举为新的主节点。新主节点当选后，其他从节点会调整与新主节点的同步，继续通过 oplog 复制保持数据和索引的一致性。这样，即使在主节点故障转移的情况下，副本集整体的数据一致性（包括索引）也能得到保障。