面试题：MariaDB线程上下文并发控制与集群环境的融合

Question

在MariaDB集群环境中，线程上下文并发控制面临哪些新的挑战？如何设计一套机制来确保在集群的各个节点上，线程上下文并发控制既能保证数据一致性，又能维持高效的并发处理能力，请详细阐述设计思路和关键实现要点。

Answer 1

面临的挑战

1. 网络延迟与分区：集群节点间网络延迟可能导致同步操作的延迟，而网络分区可能使部分节点与集群断开连接，破坏数据一致性。
2. 数据复制与同步：确保各个节点数据副本的一致性，在并发更新时，不同节点上的更新顺序可能不同，引发冲突。
3. 分布式锁竞争：为保证数据一致性，需使用分布式锁，但高并发场景下，锁竞争会降低系统性能。
4. 节点故障：某个节点故障时，需要重新分配负载和进行数据恢复，这期间并发控制机制需保证数据完整性。

设计思路

1. 基于分布式事务：采用两阶段提交（2PC）或三阶段提交（3PC）协议。在更新数据时，协调者先询问所有参与者准备提交事务，参与者准备好后，协调者再发起提交指令。若有任何参与者失败，事务回滚。
2. 分布式锁管理：使用分布式锁服务，如ZooKeeper。当线程要访问共享资源时，先获取分布式锁。通过ZooKeeper的顺序节点特性，实现公平的锁竞争。
3. 数据版本控制：为每个数据项添加版本号。每次更新数据时，版本号递增。读取数据时，记录版本号，在更新时验证版本号，若不一致则回滚操作。
4. 异步复制与同步：采用异步复制保证写操作的高性能，同时定期进行数据同步，确保节点间数据一致性。

关键实现要点

1. 事务协调器：可靠的事务协调器实现，能处理节点故障、网络分区等异常情况。例如，在2PC中，协调器要记录事务状态，以便在节点故障恢复时继续处理。
2. 锁服务：高效的分布式锁服务，如优化ZooKeeper的节点操作，减少锁获取和释放的延迟。
3. 版本号管理：在数据库表结构中添加版本号字段，应用程序在读写操作时正确处理版本号验证。
4. 异步复制：合理配置复制延迟和同步频率，通过日志记录复制进度，确保数据不丢失且一致性得到保证。
5. 故障检测与恢复：建立节点健康检查机制，快速检测故障节点。故障恢复时，根据日志和版本信息恢复数据一致性，并重新分配负载。