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面试题:ElasticSearch文档操作在高并发复杂场景下的一致性保障

在一个社交平台中,多个用户可能同时对同一篇帖子(存储为ElasticSearch文档)进行点赞、评论等操作。请阐述如何确保ElasticSearch文档在这种高并发复杂场景下数据的一致性,例如避免点赞数重复计算等问题,需要结合ElasticSearch的版本控制机制、乐观锁和悲观锁等概念进行说明,并给出简单的实现思路。
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数据库ElasticSearch

知识考点

AI 面试

面试题答案

一键面试

1. 版本控制机制

  • 原理:Elasticsearch 为每个文档分配一个版本号,每次文档更新时版本号递增。客户端在更新文档时,需要指定当前期望的版本号。如果实际版本号与期望版本号一致,则更新成功;否则更新失败。
  • 实现思路
    • 客户端获取文档时,同时获取其版本号。例如在Java中,使用Elasticsearch Java High Level REST Client获取文档时:
GetRequest getRequest = new GetRequest(index, id);
GetResponse getResponse = client.get(getRequest, RequestOptions.DEFAULT);
if (getResponse.isExists()) {
    long version = getResponse.getVersion();
    // 保存版本号用于后续更新
}
  • 执行点赞或评论操作更新文档时,带上获取到的版本号。如:
UpdateRequest updateRequest = new UpdateRequest(index, id)
       .doc(XContentType.JSON, "点赞数", 1)
       .version(version);
UpdateResponse updateResponse = client.update(updateRequest, RequestOptions.DEFAULT);
if (updateResponse.getResult().name().equals("VERSION_CONFLICT")) {
    // 版本冲突处理,可重试等操作
}

2. 乐观锁

  • 原理:乐观锁假设在大多数情况下,并发操作不会产生冲突。在更新数据时,通过检查版本号来确保数据的一致性。如果版本号匹配,则更新成功;否则认为发生冲突,需要重试操作。
  • 实现思路
    • 同版本控制机制的实现思路,利用Elasticsearch的版本号进行更新操作。每次更新失败(版本冲突)时,客户端重新获取文档及其最新版本号,然后再次尝试更新。
    • 例如在Python中使用elasticsearch库:
from elasticsearch import Elasticsearch
es = Elasticsearch()

# 获取文档及版本号
response = es.get(index='index_name', id='document_id')
version = response['_version']

while True:
    try:
        es.update(index='index_name', id='document_id',
                  body={"doc": {"点赞数": 1}},
                  version=version)
        break
    except Exception as e:
        if 'version conflict' in str(e).lower():
            response = es.get(index='index_name', id='document_id')
            version = response['_version']
        else:
            raise e

3. 悲观锁

  • 原理:悲观锁假设并发操作很可能会产生冲突,在操作数据前先获取锁,确保只有获取到锁的线程可以对数据进行操作,其他线程等待。Elasticsearch本身没有传统意义上的悲观锁,但可以通过一些插件(如 Redisson 结合 Redis 实现分布式锁)或自定义逻辑模拟悲观锁。
  • 实现思路
    • 使用 Redisson 结合 Redis 实现分布式锁
      • 引入 Redisson 依赖,如在Maven项目中添加:
<dependency>
    <groupId>org.redisson</groupId>
    <artifactId>redisson</artifactId>
    <version>3.16.1</version>
</dependency>
- 获取分布式锁并进行操作:
Config config = new Config();
config.useSingleServer().setAddress("redis://127.0.0.1:6379");
RedissonClient redisson = Redisson.create(config);
RLock lock = redisson.getLock("post:lock:" + postId);
try {
    lock.lock();
    // 获取文档,更新点赞数等操作
    GetRequest getRequest = new GetRequest(index, id);
    GetResponse getResponse = client.get(getRequest, RequestOptions.DEFAULT);
    long version = getResponse.getVersion();
    UpdateRequest updateRequest = new UpdateRequest(index, id)
           .doc(XContentType.JSON, "点赞数", 1)
           .version(version);
    client.update(updateRequest, RequestOptions.DEFAULT);
} finally {
    lock.unlock();
}
  • 自定义逻辑模拟悲观锁
    • 在Elasticsearch文档中添加一个字段表示锁状态(如 is_locked)。
    • 客户端更新文档前,先查询文档,判断 is_locked 字段,如果为 false,则更新 is_lockedtrue 并更新点赞数等操作;如果为 true,则等待一段时间后重试。例如在Python中:
import time
from elasticsearch import Elasticsearch
es = Elasticsearch()

while True:
    response = es.get(index='index_name', id='document_id')
    if not response['_source']['is_locked']:
        try:
            es.update(index='index_name', id='document_id',
                      body={"doc": {"is_locked": true, "点赞数": 1}})
            break
        except Exception as e:
            # 处理更新失败情况
            pass
    else:
        time.sleep(1)

通过以上几种方式结合,可以有效确保Elasticsearch文档在高并发复杂场景下的数据一致性。