面试题：ElasticSearch文档操作中的版本控制机制及应用场景是什么？

Question

详细阐述ElasticSearch文档版本控制的原理，包括内部版本号和外部版本号的使用。结合实际场景，说明在哪些情况下需要使用版本控制来确保文档操作的准确性和一致性，同时分析可能出现的版本冲突问题及解决策略。

Answer 1

ElasticSearch文档版本控制原理

1. 内部版本号
   • ElasticSearch 使用内部版本号来跟踪文档的变更。每当文档被创建、更新或删除时，内部版本号就会自动递增。例如，当一个新文档被索引到 ElasticSearch 中，它会被分配一个初始版本号 1。如果该文档随后被更新，版本号将变为 2，依此类推。
   • 这种机制是 ElasticSearch 自身维护的，对用户透明。在多节点环境下，ElasticSearch 通过版本号来确保不同节点上的文档状态保持一致。当一个节点接收到更新请求时，它会检查当前文档的版本号与请求中的版本号是否匹配。如果匹配，则执行更新操作并递增版本号；如果不匹配，则拒绝更新。
2. 外部版本号
   • 用户可以提供外部版本号来控制文档的更新。这在与外部系统集成时非常有用，例如，当外部数据库中已经有一个版本号来跟踪数据变化，希望在 ElasticSearch 中使用相同的版本号机制。
   • 在使用外部版本号进行更新时，用户需要在请求中指定外部版本号。ElasticSearch 会将请求中的外部版本号与文档当前的内部版本号进行比较（如果文档存在）。如果外部版本号大于当前内部版本号，更新操作才会执行，并且内部版本号会更新为外部版本号。如果外部版本号小于或等于当前内部版本号，更新将被拒绝。

实际场景中版本控制的应用

1. 并发更新场景
   • 假设有一个在线商城系统，多个用户可能同时尝试更新商品库存。如果没有版本控制，可能会出现数据不一致的情况。例如，用户 A 和用户 B 同时读取了商品库存为 100，用户 A 将库存更新为 99，用户 B 也将库存更新为 99，而不是正确的 98。通过使用版本控制，每次更新操作都带上当前版本号，ElasticSearch 可以确保只有最新版本的更新请求能够成功，从而保证库存数据的准确性。
2. 数据同步场景
   • 当 ElasticSearch 与关系型数据库进行数据同步时，使用版本控制可以确保两边的数据一致性。例如，关系型数据库中的数据发生变化，同时更新了版本号。在将数据同步到 ElasticSearch 时，带上关系型数据库中的版本号作为外部版本号。如果 ElasticSearch 中的文档版本号小于该外部版本号，就执行更新操作，否则拒绝，这样可以避免不必要的重复更新或错误更新。

版本冲突问题及解决策略

1. 版本冲突问题
   • 当多个客户端同时尝试更新同一文档时，可能会发生版本冲突。例如，客户端 A 读取文档版本号为 5，在它准备更新文档时，客户端 B 已经成功更新了文档，版本号变为 6。此时客户端 A 再提交更新请求，由于其请求中的版本号（5）小于当前文档版本号（6），ElasticSearch 会拒绝该更新，从而产生版本冲突。
2. 解决策略
   • 重试机制：客户端在接收到版本冲突错误后，可以重新读取文档的最新版本，更新本地数据，然后再次尝试更新操作。例如，上述客户端 A 在收到版本冲突错误后，重新获取文档，此时版本号为 6，客户端 A 基于版本号 6 更新本地数据并再次提交更新请求，这样就可以成功更新文档。
   • 乐观锁与悲观锁：乐观锁即上述的版本控制机制，假设并发冲突的概率较低，允许并发操作，通过版本号检查来解决冲突。悲观锁则是在操作文档前先获取锁，确保同一时间只有一个客户端可以操作文档。在 ElasticSearch 中可以通过脚本和分布式锁机制（如 Redisson 结合 ElasticSearch 使用）来实现悲观锁效果，但这种方式性能相对较低，因为会限制并发操作。