面试题：ElasticSearch 数据副本模型基本写入并发控制的机制简述

Question

请简要描述 ElasticSearch 数据副本模型中，基本写入操作时的并发控制机制是如何实现的，包括涉及到的主要组件和大致流程。

Answer 1

1. 主要组件：
   • 主分片（Primary Shard）：负责处理文档的写入操作，并协调副本分片（Replica Shard）的同步。
   • 副本分片（Replica Shard）：复制主分片的数据，提供高可用性和读负载均衡。
   • 集群状态（Cluster State）：包含集群的元数据信息，如节点信息、索引信息、分片分配等，用于各节点协调操作。
2. 大致流程：
   • 接收写入请求：客户端发送写入请求到集群中的任意一个节点，该节点称为协调节点（Coordinating Node）。
   • 路由到主分片：协调节点根据文档的 ID，通过哈希算法计算出该文档应该被写入到哪个主分片，然后将请求转发到对应的主分片所在的节点。
   • 主分片写入：主分片所在节点接收请求并写入数据，写入成功后，主分片会并行地将数据复制到其所有副本分片。
   • 副本分片写入：副本分片接收到来自主分片的数据后进行写入操作。每个副本分片写入成功后，会向主分片发送确认消息。
   • 确认响应：当主分片收到所有副本分片的确认消息后，认为此次写入操作成功，然后向协调节点返回成功响应。协调节点再将成功响应返回给客户端。
3. 并发控制：
   • 乐观并发控制：Elasticsearch 使用版本号来实现乐观并发控制。每个文档都有一个版本号，每次文档更新时版本号递增。当写入请求到达时，主分片会检查文档当前版本号与请求中携带的版本号是否匹配。如果匹配，则执行写入操作并递增版本号；如果不匹配，说明文档在其他地方已被修改，此次写入请求失败，客户端可以根据情况选择重试。
   • 写入队列：每个分片（主分片和副本分片）都有一个写入队列，用于存储待处理的写入请求。当一个请求到达时，会被放入队列中按顺序处理，保证同一时间只有一个写入操作在分片上执行，避免并发写入冲突。