面试题：MongoDB副本集数据复制中的选举机制与故障恢复

Question

在MongoDB副本集中，当主节点出现故障时，选举机制是如何工作的？请详细描述选举过程以及副本集如何进行故障恢复，保证数据的一致性和可用性。

Answer 1

选举机制工作过程

1. 心跳检测：副本集中的每个成员都会定期向其他成员发送心跳消息，以检测彼此的状态。当主节点出现故障时，从节点会在一定时间内（通常为10秒）没有收到主节点的心跳，从而判定主节点故障。
2. 选举发起：检测到主节点故障的从节点会发起选举。这些从节点需要满足一定条件才有资格参与选举，例如节点优先级不为0（通过priority字段设置，范围0 - 100，默认1），并且与大多数节点保持连接。
3. 投票过程：参与选举的从节点会向其他具有投票权的节点发送选举请求。具有投票权的节点根据自身状态和配置决定是否投票给请求节点。通常，节点会优先投票给数据最“新”（即oplog最新）的节点，以确保选举出的数据最完整的节点为主节点。
4. 选举结果：当一个节点获得大多数投票（副本集成员数的一半加1）时，它就会被选举为新的主节点。例如，一个包含5个成员的副本集，需要3票才能当选。

故障恢复及数据一致性和可用性保证

1. 新主节点确认：新选举出的主节点会向其他节点发送确认消息，告知自己已成为主节点。其他节点收到确认消息后，会更新自己的状态，将新节点视为主节点。
2. 数据同步：一旦新主节点确认，其他从节点会开始与新主节点进行数据同步。从节点会通过oplog（操作日志）来获取主节点上发生的最新数据变化，并应用这些变化到自己的数据集合中，以保证数据一致性。
3. 重新配置：如果在主节点故障期间，副本集的成员状态或配置发生了变化，在新主节点选举完成后，副本集会进行重新配置，确保所有节点都能正确通信和工作，进一步保证系统的可用性。通过这些步骤，MongoDB副本集能够在主节点故障时快速进行故障恢复，维持数据的一致性和可用性。