面试题：MongoDB事务故障转移中数据一致性保障的基本机制

Question

请阐述在MongoDB事务故障转移场景下，确保数据一致性的基本机制是什么？涉及哪些关键组件和操作流程？

Answer 1

确保数据一致性的基本机制

1. 两阶段提交（2PC）：
   • MongoDB在事务故障转移场景下利用两阶段提交来确保数据一致性。在第一阶段（准备阶段），协调者（通常是主节点）向所有参与事务的节点（副本集成员）发送准备请求。这些节点会执行事务操作，但不会提交，而是将操作结果和日志记录保存下来，并向协调者回复准备完成情况。
   • 在第二阶段（提交或回滚阶段），如果所有节点都准备成功，协调者会向所有节点发送提交请求，节点收到后正式提交事务；如果有任何一个节点准备失败，协调者会发送回滚请求，所有节点将回滚事务，撤销已执行的操作，从而保证数据一致性。
2. 多数写确认（Majority Write Concern）：
   • 对于事务涉及的写操作，MongoDB使用多数写确认机制。即写操作必须在大多数副本集成员上成功执行并确认，才认为该写操作成功。这确保了即使在故障转移过程中，已确认的写操作在多数节点上持久化，防止数据丢失或不一致。例如，在一个包含5个节点的副本集中，至少需要3个节点确认写操作，写操作才被视为成功。

关键组件

1. 协调者（Coordinator）：
   • 通常是副本集的主节点担任协调者角色。它负责发起事务，在两阶段提交过程中协调各个参与节点，收集准备阶段的结果，并决定最终是提交还是回滚事务。协调者跟踪事务的状态，并确保所有参与节点遵循相同的事务结果。
2. 参与者（Participants）：
   • 副本集的各个成员（包括主节点和从节点）都是事务的参与者。它们接收协调者的请求，执行事务操作，并在准备阶段向协调者汇报准备情况。在提交或回滚阶段，按照协调者的指令进行相应操作。

操作流程

1. 事务开始：
   • 客户端发起事务请求，连接到副本集的主节点（协调者）。主节点开始跟踪事务状态，并为事务分配唯一标识符。
2. 准备阶段：
   • 协调者向所有参与事务的节点（参与者）发送准备请求，其中包含事务操作的详细信息。
   • 各个参与者接收到请求后，执行事务中的操作，并将操作记录和日志保存到本地。然后向协调者回复准备结果，表明是否成功准备好提交事务。
3. 提交或回滚决策：
   • 协调者收集所有参与者的准备结果。如果所有参与者都准备成功，协调者决定提交事务；如果有任何一个参与者准备失败，协调者决定回滚事务。
4. 提交或回滚阶段：
   • 如果决定提交事务，协调者向所有参与者发送提交请求。参与者收到提交请求后，正式提交事务，使事务操作对数据可见。
   • 如果决定回滚事务，协调者向所有参与者发送回滚请求。参与者收到回滚请求后，撤销已执行的事务操作，恢复到事务开始前的状态。
5. 事务结束：
   • 协调者向客户端返回事务结果（成功或失败），完成整个事务流程。在故障转移情况下，如果主节点发生故障，新选举出的主节点会通过两阶段提交的记录和日志，继续完成未完成的事务，确保数据一致性。