面试题：MongoDB主从切换时的数据一致性保障

Question

在MongoDB主从切换场景下，可能会出现数据不一致的情况。请详细说明你会如何检测这种数据不一致，并采取哪些措施来保障数据的最终一致性，涉及到的相关原理也请一并阐述。

Answer 1

检测数据不一致

1. 基于oplog对比
   • 原理：MongoDB的主节点记录操作日志（oplog），从节点通过应用oplog来同步数据。可以对比主从节点的oplog，查看是否存在差异。
   • 实现：在主节点通过rs.printReplicationInfo()获取oplog相关信息，如oplog时间范围等。在从节点也获取同样信息，对比两者oplog的起止时间、操作记录数量等。如果起止时间不一致或者操作记录数量差异较大，可能存在数据不一致。
2. 数据校验和对比
   • 原理：对集合中的数据计算校验和（如MD5、SHA - 1等），通过对比主从节点相同集合的校验和来判断数据是否一致。
   • 实现：在主从节点分别编写脚本，遍历集合中的文档，按照一定规则（如对文档中某些字段或整个文档进行计算）计算校验和。然后对比主从节点计算出的校验和，如果不一致，则数据可能存在差异。
3. 心跳检测与延迟监控
   • 原理：通过监控从节点与主节点之间的心跳信息以及数据同步延迟情况来间接判断数据一致性。如果从节点长时间心跳异常或者同步延迟过大，可能存在数据不一致问题。
   • 实现：使用MongoDB自带的心跳检测机制，通过rs.status()命令查看从节点的health状态字段（值为1表示健康）以及lastHeartbeat、lastHeartbeatRecv等时间戳字段。同时，可以监控从节点的optimeDate与主节点的local.oplog.rs中最新的ts对应的时间，计算延迟时间。

保障数据最终一致性的措施

1. 手动同步
   • 原理：当检测到数据不一致时，手动从主节点导出差异数据，然后导入到从节点。
   • 实现：使用mongoexport工具在主节点导出数据，例如mongoexport -d your_database -c your_collection -o data.json。然后在从节点使用mongoimport工具导入数据，如mongoimport -d your_database -c your_collection --file data.json。
2. 重新同步
   • 原理：让从节点放弃当前的数据同步状态，重新从主节点进行全量同步。
   • 实现：在从节点执行rs.syncFrom()命令，指定主节点作为同步源。例如，如果主节点名称为primary0，则执行rs.syncFrom("primary0")。这会让从节点清除现有数据并重新从主节点拉取数据，从而确保数据一致性。
3. 配置优先级
   • 原理：通过合理配置副本集成员的优先级，确保在主从切换时，数据最新的节点有更高概率成为主节点，减少数据不一致的可能性。
   • 实现：在副本集配置中，通过priority字段设置节点优先级，例如：

cfg = rs.conf()
cfg.members[0].priority = 2
cfg.members[1].priority = 1
rs.reconfig(cfg)

这样，members[0]节点在主从切换时更有可能成为主节点，因为它优先级更高，能更好地保障数据一致性。