面试题：ElasticSearch查询删除中的版本控制与一致性

Question

在ElasticSearch执行查询删除操作时，版本控制如何影响操作结果？当集群处于高并发读写场景下，如何确保查询删除操作的数据一致性？请详细说明涉及到的机制和可能的解决方案。

Answer 1

版本控制对ElasticSearch查询删除操作结果的影响

1. 乐观并发控制原理：ElasticSearch 使用乐观并发控制，每个文档都有一个版本号。当进行删除操作时，请求中可以指定版本号。如果当前文档的版本号与请求中的版本号匹配，删除操作会成功执行，同时版本号会递增。若版本号不匹配，说明文档在读取和删除之间已被其他操作修改，删除请求将失败，这保证了不会误删除已更新的文档。
2. 操作结果情况：
   • 版本号匹配：删除操作顺利完成，文档从索引中移除，版本号递增。例如，应用程序读取文档版本号为5，在删除请求中指定版本号5，若文档当前版本确实为5，则删除成功，版本号变为6。
   • 版本号不匹配：删除请求失败并返回错误信息，提示版本冲突。应用程序可根据情况决定是否重新读取文档、获取最新版本号后再次尝试删除。

高并发读写场景下确保查询删除操作数据一致性的机制与解决方案

1. 机制：
   • 分布式一致性协议：ElasticSearch 基于分布式系统，采用类似 Paxos 或 Raft 的一致性协议（如 Zen Discovery 机制辅助）。在主分片和副本分片间同步数据，确保各副本与主分片数据一致。删除操作首先在主分片执行，成功后同步到副本分片，保证所有副本的一致性。
   • 写一致性级别：通过设置写一致性级别控制数据一致性。如 quorum（默认），要求大多数分片（主分片 + 副本分片）成功写入才确认操作成功。这减少了在高并发下部分副本未同步就返回成功导致的数据不一致风险。
2. 解决方案：
   • 重试机制：当版本冲突导致删除失败时，应用程序可实现重试逻辑。在捕获版本冲突异常后，等待一段时间（如指数退避策略，每次等待时间翻倍）重新读取文档获取最新版本号，再次发起删除请求。
   • 使用事务（针对 ElasticSearch 7.5+）：ElasticSearch 引入了跨文档和索引的事务支持。通过 _transaction 端点，可将查询和删除操作封装在一个事务内，事务内所有操作要么全部成功，要么全部失败，确保数据一致性。例如在一个事务中先查询符合条件的文档，然后删除这些文档，避免了并发读写时中间状态导致的数据不一致。
   • 外部锁机制：可借助外部分布式锁服务（如 Redis 或 ZooKeeper）。在执行查询删除操作前，先获取锁，确保同一时间只有一个客户端能执行该操作，防止并发冲突。但这种方式会增加系统复杂度和性能开销，需权衡使用。