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面试题:ElasticSearch中如何通过副本机制保障分片的数据一致性

在ElasticSearch中,副本机制是保障数据一致性的重要手段。请阐述副本是如何工作以确保分片数据一致性的,包括主分片与副本分片之间的数据同步过程以及在发生故障时如何恢复一致性。
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副本工作原理确保分片数据一致性

  1. 主分片与副本分片的数据同步过程
    • 写操作:当有新数据写入Elasticsearch时,首先会将数据写入主分片。主分片接收数据后,会将该操作记录到其内部的事务日志(translog)中,并标记为已处理。然后,主分片会并行地将数据同步到所有相关的副本分片。副本分片接收到数据后,同样会写入自己的事务日志,并向主分片发送确认信息。只有当所有副本分片都成功接收到数据并确认后,主分片才会将该写操作标记为完成,并向客户端返回成功响应。这种机制确保了在数据写入时,主分片和副本分片的数据一致性。
    • 读操作:读操作可以在主分片或副本分片上执行。Elasticsearch会根据负载均衡策略选择一个分片来处理读请求。由于主分片和副本分片的数据在正常情况下是一致的,所以无论从哪个分片读取,都能获取到相同的数据。这保证了读取数据的一致性。
  2. 发生故障时恢复一致性
    • 主分片故障:如果主分片发生故障,Elasticsearch会从其副本分片中选举出一个新的主分片。这个选举过程基于一定的算法,通常会选择数据最完整、状态最健康的副本分片作为新主分片。选举完成后,集群中的其他节点会将指向原主分片的请求重新路由到新的主分片上。同时,Elasticsearch会启动数据恢复过程,其他副本分片会将自身的数据与新主分片进行同步,以确保所有分片的数据再次达到一致状态。
    • 副本分片故障:当副本分片发生故障时,Elasticsearch会自动从主分片或其他健康的副本分片中复制数据,在故障副本分片对应的节点上重新创建一个新的副本分片。这个过程会从主分片或其他副本分片的最后一个已知的同步点开始复制数据,重新构建出一个完整的副本分片,从而恢复数据一致性。