面试题：ElasticSearch集群任务提交时如何保证数据一致性

Question

在ElasticSearch集群任务提交场景下，可能会出现数据不一致的问题。请分析集群是通过哪些机制（如同步策略、版本控制等）来确保提交任务涉及的数据在各个节点间保持一致性的。

Answer 1

同步策略

1. 主从复制：Elasticsearch采用主从复制机制。一个索引的主分片负责处理写操作，主分片将数据写入成功后，会将数据复制到其对应的从分片。这确保了在主分片所在节点出现故障时，从分片能接替服务，保证数据可用性与一致性。例如，当用户向集群写入一条文档，主分片先写入成功，然后异步复制到从分片。
2. 同步刷新：Elasticsearch有刷新（refresh）操作。默认情况下，数据写入后1秒会执行一次刷新，将内存中的数据写入到文件系统缓存（os cache），使得数据可被搜索。通过设置refresh_interval参数，可以调整刷新频率，对于一致性要求极高的场景，可以缩短该间隔。例如，设置为0，则每次写入后立即刷新，但这会影响写入性能。同时，还有强制刷新（flush）操作，它将文件系统缓存中的数据持久化到磁盘，确保数据不会因节点故障丢失。

版本控制

1. 内部版本号：Elasticsearch为每个文档分配一个版本号。每次文档被修改时，版本号会递增。当一个写请求到达时，请求中会包含预期的版本号。如果请求中的版本号与集群中该文档的实际版本号一致，写操作才会执行，否则会失败。这防止了多个并发写操作导致的数据覆盖问题。例如，节点A和节点B同时读取文档版本号为1的文档，节点A先修改并将版本号更新为2，此时节点B再尝试修改，由于其请求中的版本号还是1，与实际版本号2不一致，修改操作失败。
2. 外部版本控制：除了内部版本号，Elasticsearch还支持外部版本控制。用户可以提供自己的版本号，在写请求中指定version_type=external以及对应的版本号。Elasticsearch会比较用户提供的版本号和文档当前的版本号（如果存在），只有当用户提供的版本号大于当前版本号时，写操作才会执行。这在与外部系统集成，且外部系统已有版本控制机制时非常有用。

故障处理与一致性恢复

1. 选举机制：当主节点故障时，集群会通过选举机制选出新的主节点。只有拥有法定数量（quorum）的节点参与选举，选举才能成功。新主节点选出后，会负责协调数据同步等操作，确保集群状态的一致性。例如，在一个由5个节点组成的集群中，法定数量为3个节点，若主节点故障，只要有3个及以上节点正常运行，就能选举出新的主节点。
2. 数据恢复：从节点在启动或与主节点重新连接时，会通过复制操作从主节点同步数据，以达到与主节点数据一致。此外，如果主分片所在节点故障，对应的从分片可能会被提升为新的主分片，其他从分片会与新主分片进行数据同步，确保数据一致性。