面试题：CouchDB多主复制数据同步的基础机制

Question

请阐述CouchDB实现多主复制以达到数据同步的基本工作机制，包括涉及到的核心组件与它们之间的交互方式。

Answer 1

1. 核心组件

• 文档（Document）：CouchDB 中数据的基本存储单元，以 JSON 格式表示。每个文档有唯一的标识符（_id），并且可能包含修订版本号（_rev）。
• 数据库（Database）：一组文档的集合，在文件系统中有对应的存储目录。
• 复制协议（Replication Protocol）：负责在不同的 CouchDB 节点之间同步数据。
• 冲突检测与解决机制：用于处理多个主节点同时修改同一文档产生的冲突。

2. 多主复制基本工作机制及组件交互

1. 初始化复制：
   • 用户通过 HTTP API 发起复制请求，指定源数据库和目标数据库。源和目标数据库都可以是不同的 CouchDB 节点上的数据库，这使得多主复制成为可能。例如，有节点 A 和节点 B，用户可以请求从 A 节点的数据库 db1 复制到 B 节点的数据库 db2，同时也可以反向复制。
2. 文档传输：
   • 源数据库将文档及其修订版本号发送给目标数据库。每个文档的修订版本号（_rev）就像一个版本戳，记录了文档的修改历史。目标数据库接收到文档后，首先检查本地是否已经存在相同 _id 的文档。
   • 如果目标数据库中不存在该 _id 的文档，直接将其插入。例如，假设 A 节点有一个新文档 doc1 要复制到 B 节点，B 节点检查本地没有 doc1（通过 _id 判断），就直接插入。
   • 如果目标数据库中存在相同 _id 的文档，目标数据库会比较接收到的文档的 _rev 与本地文档的 _rev。如果接收到的 _rev 版本更新，就用新文档替换本地文档；如果版本相同，说明没有新的修改，不做处理；如果接收到的 _rev 版本旧，目标数据库会将自己更新的文档版本信息反馈给源数据库，源数据库可以据此更新自己的文档版本。
3. 冲突检测与解决：
   • 当多个主节点同时修改同一文档时，会产生冲突。例如，节点 A 和节点 B 同时修改了 doc1。在复制过程中，目标数据库（假设是 B 节点，从 A 节点复制数据）发现本地的 doc1 与从 A 节点接收到的 doc1 虽然 _id 相同，但 _rev 不同，且修改内容也不同，这就检测到了冲突。
   • CouchDB 解决冲突的方式是将冲突的文档版本以数组形式存储在一个特殊的 _conflicts 字段中。应用程序开发者可以在读取文档时，根据 _conflicts 字段中的信息，手动编写逻辑来解决冲突，比如根据时间戳选择最新的版本，或者根据特定业务规则合并不同版本的修改。
4. 持续同步：
   • 多主复制通常是持续进行的。CouchDB 会定期检查源数据库和目标数据库之间的差异，重复上述文档传输、冲突检测与解决等步骤，以确保数据的最终一致性。这意味着即使在复制过程中有新的修改发生在任何一个主节点上，后续的同步操作也能将这些修改传播到其他节点。