面试题：MongoDB副本集配置变更下的数据一致性保障

Question

在MongoDB副本集配置变更过程中，如删除成员、修改仲裁节点等操作，如何确保数据的一致性不被破坏？请从底层原理和实际操作两个方面进行分析。

Answer 1

底层原理

1. 复制与同步机制：MongoDB副本集通过oplog（操作日志）来实现数据的复制。主节点（Primary）执行写操作后，会将操作记录到oplog中，从节点（Secondary）通过异步方式不断拉取主节点的oplog并应用这些操作，以保持与主节点的数据一致。在配置变更时，如删除成员或修改仲裁节点，副本集需要确保oplog的正常传递和应用，避免数据丢失或不一致。
2. 选举机制：MongoDB副本集采用Raft协议（从3.6版本开始）进行主节点选举。在配置变更期间，选举机制需要确保只有一个主节点存在，避免出现脑裂（split - brain）情况导致数据不一致。新的配置需要被大多数节点认可，才能生效。例如，在删除一个成员时，副本集需要重新计算多数节点的组成，以保证选举和数据复制的正常进行。

实际操作

1. 删除成员
   • 准备阶段：在删除成员前，检查该成员的数据同步状态，确保其oplog是最新的。可以使用rs.status()命令查看副本集状态，确认要删除的成员与主节点的数据同步延迟为0。
   • 删除操作：使用rs.remove("<member - host>")命令删除成员。删除操作会触发副本集的重新配置，其他节点会更新配置信息，并且剩余节点会重新计算多数节点的组成。在此过程中，主节点继续处理读写操作，从节点会继续同步数据，由于oplog的存在，数据一致性不会被破坏。删除后，再次使用rs.status()命令确认副本集状态，确保所有节点正常工作，且数据同步正常。
2. 修改仲裁节点
   • 准备阶段：确认当前仲裁节点的状态，可以使用rs.status()命令查看。同时，检查副本集的整体健康状况，确保在修改仲裁节点过程中不会影响数据复制和选举。
   • 修改操作：使用rs.reconfig()命令重新配置副本集，在新的配置文档中指定新的仲裁节点信息。例如：

var config = rs.conf();
config.members[<index of arbiter>].host = "<new - arbiter - host>";
rs.reconfig(config);

执行重新配置命令后，副本集内各节点会更新配置信息。仲裁节点本身不存储数据，它只参与选举，所以修改仲裁节点不会直接影响数据的一致性。但在操作过程中，要确保选举机制正常工作，避免因配置错误导致选举异常，间接影响数据一致性。操作完成后，再次使用rs.status()命令确认副本集状态，确保仲裁节点已正确更新，且副本集整体运行正常。