面试题：MongoDB事务与复制集协同故障处理及恢复

Question

假设在MongoDB事务执行过程中，复制集的主节点发生故障，事务状态会如何？系统怎样确保事务的一致性并进行恢复？详细阐述恢复过程中的关键步骤和涉及的机制。

Answer 1

1. 事务状态：

   • 当MongoDB事务执行过程中主节点发生故障时，该事务处于未完成状态。由于主节点是协调事务的关键角色，故障发生后，事务相关操作无法继续在原主节点上完成提交或回滚等操作。

2. 确保事务一致性及恢复：

   • 选举新主节点：
     • 复制集通过选举机制选出新的主节点。在选举过程中，符合条件的从节点竞争成为新主节点。选举算法通常基于节点的优先级、日志的完整性等因素。例如，优先级高且日志与原主节点最接近的从节点更有可能被选为新主节点。
   • 恢复事务：
     • 事务日志检查：新主节点会检查事务日志（oplog）。事务日志记录了事务执行过程中的所有操作。新主节点通过分析事务日志来确定故障时未完成的事务。比如，查找那些没有完整提交标记（如缺少事务提交的最终操作记录）的事务记录。
     • 回滚未完成事务：对于未完成的事务，新主节点会执行回滚操作。它会反向执行事务日志中已记录的操作，将数据恢复到事务开始前的状态。例如，如果事务中对某个文档进行了更新操作，回滚时会将文档更新回原来的值。这一过程确保了数据的一致性，避免未完成事务对数据造成部分修改的不一致情况。
     • 重新执行可恢复事务：有些事务可能处于部分完成但可以恢复的状态。新主节点会根据事务日志中的信息，尝试重新执行这些事务。在重新执行过程中，新主节点会确保事务的操作按照正确的顺序和依赖关系进行，以完成事务并使数据达到一致状态。例如，一个涉及多个文档操作的事务，在重新执行时，新主节点会保证每个文档的操作顺序与原事务计划一致。