面试题：MongoDB副本集在复杂灾难场景下的恢复机制

Question

假设遇到数据中心级别的灾难，整个主节点所在区域不可用，MongoDB副本集如何自动进行故障转移并保证数据一致性？详细说明其选举新主节点的过程以及在恢复过程中可能面临的数据同步问题及解决方案。

Answer 1

MongoDB副本集故障转移与数据一致性

1. 自动故障转移：当主节点所在区域不可用时，MongoDB副本集内的成员（从节点和仲裁节点）会通过心跳检测机制感知到主节点失联。副本集会触发选举流程，从符合条件的从节点中选出新的主节点，从而实现自动故障转移，维持服务可用性。
2. 选举新主节点过程：
   • 心跳检测：副本集中每个成员定期向其他成员发送心跳消息，以确认彼此状态。当主节点所在区域不可用，从节点和仲裁节点无法收到主节点心跳，在一定时间（通常10秒左右）后，认为主节点故障。
   • 选举条件：新主节点选举优先选择优先级高的从节点（通过priority配置），优先级默认1，范围0 - 100。优先级为0的节点不能成为主节点。如果优先级相同，会根据节点的opTime（操作时间戳），opTime最新的节点优先。
   • 选举流程：当检测到主节点故障，从节点会发起选举请求。仲裁节点（不存储数据，仅参与选举）收到请求后进行投票。从节点需获得多数成员（包括仲裁节点）投票才能当选主节点。例如，一个3节点副本集（2个数据节点和1个仲裁节点），需要2票才能当选。
3. 恢复过程中数据同步问题及解决方案：
   • 数据同步问题：选举出新主节点后，新主节点和其他从节点间可能存在数据不一致。原因是故障发生时，部分写操作可能在主节点已完成但还未同步到从节点，或者从节点可能有旧数据。
   • 解决方案：
     • 回滚：如果新主节点的数据落后于某些从节点，MongoDB会执行回滚操作。即撤销在旧主节点上已提交但未同步到多数节点的写操作，以保证数据一致性。
     • 同步：新主节点当选后，会向其他从节点发送同步请求。从节点将自身数据与新主节点数据对比，按新主节点的opTime进行数据同步，补全缺失数据，最终达到数据一致状态。