面试题：ElasticSearch集群元信息选举中数据同步的基本流程是怎样的

Question

请阐述在ElasticSearch集群元信息选举过程里，数据同步从发起、传播到最终确认的基本步骤，涉及哪些关键组件和机制？

Answer 1

数据同步基本步骤

1. 发起：
   • 当某个节点发生数据变更（如文档的创建、更新或删除）时，该节点会将这个变更操作记录在其本地的事务日志（translog）中。同时，会将变更信息封装成一个包含操作细节（如操作类型、文档ID、新文档内容等）的请求，然后发起数据同步。
2. 传播：
   • 主节点负责协调数据同步。主节点接收到来自数据变更节点的同步请求后，会将这个变更请求转发给集群中的其他副本节点。它通过内部的集群通信机制（如基于TCP的通信协议），将请求发送到每个副本节点对应的网络地址。
   • 副本节点接收到变更请求后，会先将请求放入一个待处理队列中，等待处理。
3. 最终确认：
   • 副本节点从待处理队列中取出变更请求，开始在本地进行处理。它会按照请求的操作类型，对本地的索引数据进行相应的修改，如创建新文档、更新已有文档或删除文档。
   • 处理完成后，副本节点会向主节点发送一个确认响应，告知主节点该副本已成功同步数据。
   • 主节点在收到一定数量（根据配置，通常是大多数，即超过半数的副本节点）的确认响应后，认为数据同步成功，此时会向发起变更的节点返回一个最终的确认，表明整个数据同步过程完成。

关键组件

1. 主节点：负责集群的元数据管理和协调数据同步。它决定哪些节点是副本节点，接收来自数据变更节点的同步请求，并将请求分发给副本节点，同时收集副本节点的确认响应。
2. 数据节点：存储实际的索引数据，当自身数据发生变更时，发起数据同步请求。同时，作为副本节点时，接收主节点转发的变更请求并进行同步。
3. 副本节点：作为数据的备份存储，接收主节点转发的变更请求，完成数据同步，并向主节点发送确认响应。

关键机制

1. 集群状态管理：主节点维护整个集群的状态信息，包括节点列表、索引信息、副本分布等。数据同步过程依赖于准确的集群状态，以确保变更请求能准确发送到相应的副本节点。
2. 分布式通信：通过内部的通信机制，节点之间能够相互发送和接收数据同步请求及确认响应。这种通信机制保证了数据在集群内的高效传播。
3. 多数确认机制：主节点只有在收到大多数副本节点的确认响应后，才认为数据同步成功。这确保了数据的一致性和可靠性，即使部分节点出现故障，数据仍然能够保持一致。
4. 事务日志（translog）：记录数据节点上发生的每一个变更操作。它不仅用于数据恢复，还在数据同步过程中保证变更操作的顺序性和完整性，确保副本节点能够按照正确的顺序应用变更。