面试题：Rust宽松顺序在复杂分布式系统中的并发安全实践

系统架构设计

分层架构：
- 应用层：负责处理业务逻辑，将业务请求转化为对分布式系统的操作。例如，接收用户的订单创建请求，调用底层服务进行数据处理和存储。
- 服务层：提供分布式系统的核心服务，如数据存储、消息传递等。针对不同的业务功能可以划分不同的服务模块，每个模块负责特定的功能领域，实现高内聚低耦合。
- 网络层：处理节点之间的网络通信，封装网络协议，确保数据可靠传输。可以使用TCP或UDP协议，根据具体需求选择合适的协议进行数据传输。
节点角色划分：
- 主节点：负责协调和管理整个分布式系统，如分配任务、维护节点状态等。例如，当有新节点加入时，主节点负责分配其在系统中的角色和职责。
- 从节点：执行主节点分配的任务，如数据存储、计算等。从节点可以有多台，以提高系统的处理能力和容错性。

Rust相关特性保证并发安全

原子操作设计：
- 使用std::sync::atomic模块中的原子类型，如AtomicU32、AtomicBool等。例如，在跨节点计数场景下，可以使用AtomicU32来保证计数操作的原子性。
```
use std::sync::atomic::{AtomicU32, Ordering};

let counter = AtomicU32::new(0);
counter.fetch_add(1, Ordering::Relaxed);
```
- 根据需求选择合适的内存序（Ordering），宽松顺序（Relaxed）适用于对顺序要求不高的场景，如简单计数；更强的顺序（如SeqCst）用于需要全局顺序一致性的场景。
分布式锁机制实现：
- 基于Raft协议：可以使用Raft库（如raft-rs）实现分布式一致性算法，通过选举出领导者节点来管理锁。当一个节点需要获取锁时，向领导者节点发送请求，领导者节点通过日志复制机制确保锁的分配和释放操作在集群中达成一致。
- 基于Redis：利用Redis的原子操作实现分布式锁。在Rust中，可以使用redis库连接Redis服务器。例如：
```
use redis::{Client, Commands};

fn acquire_lock(client: &Client, lock_key: &str) -> bool {
    let mut con = client.get_connection().unwrap();
    let result: bool = con.setnx(lock_key, "locked").unwrap();
    result
}

fn release_lock(client: &Client, lock_key: &str) {
    let mut con = client.get_connection().unwrap();
    con.del(lock_key).unwrap();
}
```

故障恢复策略：

节点故障检测：使用心跳机制，节点定期向其他节点发送心跳消息，若在一定时间内未收到某个节点的心跳，则判定该节点故障。可以使用tokio::time实现定时任务发送心跳。

use tokio::time::{sleep, Duration};

async fn heartbeat() {
    loop {
        // 发送心跳逻辑
        sleep(Duration::from_secs(5)).await;
    }
}

数据恢复：对于存储在故障节点上的数据，可以通过数据备份和复制机制进行恢复。例如，使用Raft协议保证数据在多个节点上的一致性复制，当某个节点故障恢复后，可以从其他节点同步缺失的数据。
任务恢复：记录未完成的任务状态，当节点故障恢复后，重新提交这些任务到系统中执行。可以使用持久化存储（如SQLite）记录任务状态。

use rusqlite::Connection;

fn save_task_status(conn: &Connection, task_id: i32, status: &str) {
    conn.execute("INSERT INTO tasks (task_id, status) VALUES (?1,?2)", 
                 &[&task_id, &status]).unwrap();
}

fn load_task_status(conn: &Connection, task_id: i32) -> Option<String> {
    let mut stmt = conn.prepare("SELECT status FROM tasks WHERE task_id =?1").unwrap();
    let mut rows = stmt.query(&[&task_id]).unwrap();
    if let Some(row) = rows.next().unwrap() {
        let status: String = row.get(0).unwrap();
        Some(status)
    } else {
        None
    }
}

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