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面试题:ElasticSearch 的 PacificA 算法在网络分区场景下如何维持数据副本一致性

假设 ElasticSearch 集群出现网络分区情况,说明 PacificA 算法是怎样应对并持续保障数据副本一致性的,包括可能涉及的选举机制、数据同步流程等。
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面试题答案

一键面试

1. 选举机制

  • 概述:在网络分区情况下,为保证数据副本一致性,需选举出具备领导地位的节点来协调操作。
  • 具体过程
    • 节点之间通过心跳机制保持联系。当网络分区发生,节点间通信中断,各分区内的节点会发起选举。
    • 每个节点都有选举权和被选举权。节点依据自身状态(如节点优先级配置、数据版本等)以及与其他节点的连接情况来参与选举。
    • 通常,具有最高优先级且数据版本最新的节点会赢得选举成为主节点(leader)。其他节点成为从节点(follower)。在一个分区内选举出主节点后,该分区就可以继续处理读写请求。

2. 数据同步流程

  • 写操作
    • 当客户端发起写请求到主节点所在分区时,主节点接收请求并将数据写入本地副本。
    • 主节点并行向该分区内的所有从节点发送写请求。从节点接收到写请求后,将数据写入本地副本,并向主节点发送确认消息。
    • 主节点等待一定数量(通常为大多数,即超过一半副本数量)的从节点确认成功后,向客户端返回写成功的响应。
  • 读操作
    • 读请求优先发送到主节点所在分区的主节点。主节点从本地副本读取数据并返回给客户端。
    • 如果主节点出现故障,读请求会被重定向到从节点。从节点在返回数据前,会先检查自身数据版本是否与主节点一致(通过版本号等机制)。若一致则返回数据,若不一致会先尝试与主节点同步数据后再返回。
  • 网络分区恢复后的数据同步
    • 当网络分区恢复,不同分区的节点重新建立连接。此时,各分区的主节点会相互交换状态信息,比较数据版本等。
    • 数据版本较低的分区主节点会向数据版本较高的分区主节点发起数据同步请求。版本较高的分区主节点将差异数据发送给版本较低的分区主节点。
    • 版本较低分区的主节点接收到差异数据后,并行向该分区内的从节点发送同步请求,从节点更新数据,从而使整个集群的数据副本达到一致状态。