面试题：ElasticSearch集群启动时reroute执行过程中如何保证数据一致性

Question

当ElasticSearch集群启动并触发reroute时，数据的一致性至关重要。请详细描述在reroute执行过程中，ElasticSearch采取了哪些机制来确保数据的一致性，包括但不限于副本分配、数据同步等方面。

Answer 1

副本分配机制

1. 平衡策略：
   • Elasticsearch 在重新路由（reroute）时，会基于集群节点的负载情况、磁盘空间等因素，使用智能的平衡算法来分配副本。例如，它会尽量避免将主分片和其副本分片分配到同一节点上，以防止节点故障导致数据丢失。这样可以在不同节点上均匀分布数据副本，确保在部分节点出现问题时，数据仍然可访问，从整体架构上保障数据一致性。
2. 优先级设定：
   • 对于一些重要的索引或者分片，Elasticsearch 可以设定不同的优先级。在 reroute 过程中，高优先级的分片副本分配会优先得到处理。这有助于关键数据的快速恢复和一致性维护，确保重要业务数据的可用性和一致性。

数据同步机制

1. 主从复制：
   • Elasticsearch 采用主从复制模型。主分片负责处理写入请求，然后将数据变更同步到其副本分片。在同步过程中，主分片会记录数据操作日志（如写入、更新等），副本分片通过拉取或者接收推送的方式获取这些日志，并按照顺序应用到自身数据上，从而保持与主分片数据的一致性。
2. 版本控制：
   • 每个文档在 Elasticsearch 中都有一个版本号。当数据发生变更时，版本号会递增。在数据同步过程中，副本分片会检查版本号，只有当版本号符合预期且高于当前自身版本时，才会应用主分片同步过来的变更。这可以防止数据的不一致更新，比如在网络延迟等情况下，避免旧版本数据覆盖新版本数据，确保副本分片的数据与主分片一致。
3. 同步策略：
   • Elasticsearch 支持同步和异步两种同步策略。在同步策略下，主分片等待所有副本分片确认接收到数据变更后，才会向客户端返回成功响应。这确保了在写入操作完成时，所有副本都具有一致的数据。而异步策略下，主分片在将数据变更发送给副本分片后，无需等待所有副本确认即可向客户端返回成功响应，副本分片会在后台继续进行数据同步。虽然异步策略提高了写入性能，但可能会在短时间内存在数据不一致的窗口。不过 Elasticsearch 通过内部机制，如版本控制和后续的同步检查，最终能保证数据的一致性。
4. 故障处理与恢复同步：
   • 如果在数据同步过程中，某个副本分片出现故障或者网络中断，当该副本恢复连接后，Elasticsearch 会自动进行数据同步修复。它会根据版本号等信息，从主分片获取自副本分片断开连接后发生的数据变更，重新同步，确保副本分片的数据与主分片保持一致。