面试题：MongoDB复制集事务的一致性保障机制

主节点选举：
- 在MongoDB复制集中，通过选举产生主节点。常见的选举算法如Raft等，节点之间通过心跳机制相互通信。只有具有大多数投票权的节点在线时，才能进行选举。
- 主节点负责处理写操作，事务的写入首先到达主节点。由于事务的原子性要求，只有主节点被选举并稳定运行，才能保证事务的顺利写入。如果主节点故障，选举新主节点期间，写操作会暂停，防止数据不一致。例如，在一个三节点复制集中，若主节点故障，剩余两个节点会进行选举，只有获得两个节点（即大多数）投票的节点才能成为新主节点，这确保了新主节点能代表多数节点的状态，保证事务处理的一致性基础。
从节点与主节点同步：
- 从节点通过复制主节点的操作日志（oplog）来保持与主节点的数据同步。选举产生的主节点会将写操作记录到oplog中，从节点不断拉取oplog并应用这些操作。
- 对于事务来说，从节点在应用oplog时，会按照主节点写入的顺序进行，从而保证事务在从节点上的重演与主节点一致，维护数据在整个复制集的一致性。比如，一个事务在主节点上依次执行了多个写操作，从节点会按相同顺序应用这些操作，不会出现操作顺序错乱导致的数据不一致情况。

操作日志（oplog）：
- oplog是MongoDB复制集实现数据同步的关键。主节点将所有写操作，包括事务中的写操作，记录到oplog中。oplog具有持久化特性，即使主节点崩溃重启，也能根据oplog恢复未完成的事务操作。
- 例如，一个事务包含多个文档的插入和更新操作，主节点会将这些操作以日志记录的形式按顺序写入oplog。从节点通过复制oplog，按照相同顺序应用这些操作，保证了事务在各个节点上的一致性。
预写式日志（WAL）：
- MongoDB使用预写式日志，在进行实际数据修改之前，先将操作记录到WAL文件中。对于事务，这确保了在事务提交之前，所有操作都有记录。
- 若在事务执行过程中出现故障，系统可以根据WAL中的记录进行恢复。比如，事务执行到一半时系统崩溃，重启后可以通过重放WAL日志，继续完成未完成的事务操作，从而保证事务的原子性和一致性。

写操作确认：
- MongoDB复制集支持多数确认机制（write concern）。在事务写操作时，可以设置写关注级别，如majority，即主节点等待大多数节点（超过一半的节点）确认已接收到并持久化了写操作（包括事务操作）后，才认为写操作成功。
- 这种机制保证了事务的写入在多数节点上是一致的。例如，在一个五节点复制集中，设置write concern为majority，主节点需要等待至少三个节点确认写操作，这样即使后续部分节点故障，仍能保证数据的一致性，因为多数节点已经确认并持久化了事务操作。

读操作一致性：
- MongoDB使用快照隔离来保证读操作的一致性。在事务中，读操作会基于特定时间点的快照进行。
- 例如，一个事务开始时，会获取当前数据状态的快照，在事务执行过程中，读操作都基于这个快照，不会读取到其他并发事务未提交的数据，避免了脏读、不可重复读等问题，从而保证了事务内读操作的一致性。同时，对于写操作，只有在事务提交时，才会将新的数据版本应用到数据库，保证了不同事务之间数据的一致性。

星途面试题库