面试题：ElasticSearch二段提交总流程中各阶段的主要作用是什么

Question

请详细阐述ElasticSearch二段提交总流程中每个阶段（如prepare阶段、commit阶段等）各自承担的主要作用，以及它们是如何协同保证数据一致性和可靠性的。

Answer 1

Prepare阶段

1. 主要作用：
   • 当一个索引请求到达Elasticsearch时，在prepare阶段，主分片会验证请求的有效性，例如检查文档格式是否正确，是否符合索引映射规则等。
   • 主分片会为此次操作生成一个唯一的事务日志（Translog）记录，记录包含了要执行的操作详细信息，这一步确保操作有可靠的记录，即使后续出现故障也能恢复。
   • 主分片将prepare请求并行发送到所有的副本分片。副本分片同样进行请求有效性验证，并生成对应的事务日志记录。
2. 对数据一致性和可靠性的作用：
   • 验证操作保证了只有合法的数据才会进入后续流程，避免因错误数据导致的数据不一致。
   • 事务日志记录为数据恢复提供了依据，保证了即使系统崩溃，已prepare的数据也能恢复，从而保证数据可靠性。
   • 主分片与副本分片同时prepare，使得主副本之间的数据状态在这一阶段保持同步，为最终一致性奠定基础。

Commit阶段

1. 主要作用：
   • 当所有副本分片都成功完成prepare阶段，主分片会进入commit阶段。主分片首先将内存中的数据刷新（flush）到磁盘上的段文件（Segment File）中，这一操作将数据持久化。
   • 主分片更新文件系统缓存中的元数据，记录此次提交的相关信息，如段文件的新状态等。
   • 主分片向所有副本分片发送commit请求，副本分片同样将内存数据刷新到磁盘段文件，并更新元数据。
2. 对数据一致性和可靠性的作用：
   • 数据持久化到磁盘段文件，保证了即使系统断电等故障，数据依然存在，大大提高了数据可靠性。
   • 主副本同时commit，确保主副本之间的数据在持久化状态上保持一致，保证了数据的一致性。
   • 更新元数据使得系统能够准确跟踪数据状态，为后续的读写操作提供准确的信息，进一步保障数据一致性。

协同保证数据一致性和可靠性

1. prepare阶段的协同：主分片发起prepare请求，副本分片响应，只有当所有副本分片都成功prepare，才进入commit阶段，这保证了主副本在操作准备阶段的一致性。如果有副本分片prepare失败，主分片会放弃此次操作，避免数据不一致。
2. commit阶段的协同：主分片完成commit后，通知副本分片commit，副本分片完成同样操作，使得主副本的数据持久化状态一致。这种两阶段的提交方式，通过prepare阶段的预检查和记录，以及commit阶段的最终持久化，有效地保证了数据在主副本之间的一致性，同时通过事务日志和数据持久化保证了数据的可靠性。