面试题：ElasticSearch分片读写时关闭节点，如何通过副本机制保证数据的可用性和完整性？

Question

假设在ElasticSearch集群中，某个主分片正在读写，此时对应节点关闭。请详细说明副本机制是如何介入以确保数据的可用性和完整性的，包括涉及到的具体流程和操作。

Answer 1

1. 节点关闭检测
   • 当节点关闭时，Elasticsearch集群中的其他节点会通过内部的节点发现机制（如基于Zen Discovery或其他发现机制）检测到该节点失联。
2. 主分片状态变化
   • 原本正在读写的主分片所在节点关闭后，该主分片变为不可用状态。由于Elasticsearch集群需要保证数据的可用性，集群会自动触发重新分配主分片的过程。
3. 副本分片升级为主分片
   • Elasticsearch会从该主分片对应的副本分片中选择一个来升级为主分片。选择过程通常基于副本分片的状态、健康状况等因素。例如，会优先选择数据最完整、与原主分片同步程度最高的副本分片。
   • 一旦选定副本分片，Elasticsearch会通知该副本分片所在的节点，将其角色提升为主分片。这个过程涉及到更新内部元数据，标记该分片为主分片，并调整相关的路由信息，以便集群中的其他节点能够知晓新的主分片位置。
4. 数据同步与恢复
   • 在副本分片升级为主分片后，可能存在部分数据尚未完全同步的情况（如果原主分片在关闭前有一些未同步到副本的写操作）。新的主分片会与其他副本分片进行数据同步，以确保数据的完整性。
   • 同步过程一般基于事务日志（translog）。原主分片在进行写操作时，会先将操作记录到事务日志中。当副本分片升级为主分片后，它会从其他副本分片获取缺失的事务日志记录，并应用这些记录来使自身数据与其他副本保持一致。
5. 集群状态更新
   • 完成主分片的重新分配和数据同步后，Elasticsearch集群会更新集群状态。将新的主分片信息以及集群拓扑变化等信息广播给集群中的所有节点，使整个集群的状态保持一致，确保后续的读写操作能够正确路由到新的主分片，从而保证数据的可用性和完整性。