面试题：Python - Django框架微服务架构的实践与问题处理

单体应用拆分微服务面临的挑战

服务间通信：不同微服务可能运行在不同服务器、不同进程甚至不同语言环境下，需要可靠、高效通信机制。例如网络延迟、带宽限制、通信协议兼容性等问题。
数据一致性：单体应用数据集中管理，拆分后各微服务可能有自己独立数据库，在分布式事务场景下维护数据一致性困难，如跨微服务的订单创建与库存扣减操作。
服务治理：包括服务发现、负载均衡、容错处理等。随着微服务数量增加，如何确保服务间正常调用，一个服务故障不影响其他服务成为挑战。
部署与维护：从单体应用部署到多个微服务独立部署，复杂度增加，如版本管理、配置管理等。

微服务之间通信机制设计

基于RESTful API
- 技术：HTTP协议，简单通用，几乎所有编程语言都有支持HTTP请求库。
- 方案：各微服务提供RESTful接口，通过HTTP请求进行数据交互。例如订单微服务向库存微服务发送HTTP POST请求扣减库存。
消息队列（MQ）
- 技术：如RabbitMQ、Kafka等。
- 方案：用于异步通信场景。例如用户注册成功后，通过MQ发送消息通知邮件微服务发送欢迎邮件，解耦服务间直接依赖。

保障数据一致性技术与方案

分布式事务 - 两阶段提交（2PC）
- 技术：引入协调者，第一阶段协调者向所有参与者发送预提交请求，参与者执行操作并返回是否成功；第二阶段根据所有参与者反馈决定提交或回滚。
- 方案：例如订单创建与库存扣减场景，订单微服务作为协调者，与库存微服务完成2PC流程确保数据一致性。但2PC存在单点故障、性能瓶颈等问题。
最终一致性 - 事件溯源与CQRS（命令查询职责分离）
- 技术：记录所有对数据的操作事件，通过事件重建数据状态；CQRS将数据读写分离，读模型和写模型分开处理。
- 方案：如电商系统，订单创建事件记录后，库存微服务通过消费订单创建事件扣减库存，最终达到数据一致。

在Django应用中实现通信机制具体步骤与代码示例

RESTful API实现
- 步骤：
  - 安装Django REST framework库：pip install djangorestframework
  - 在Django项目中配置：在settings.py的INSTALLED_APPS添加'rest_framework'
  - 创建序列化器：如订单微服务中，为Order模型创建序列化器，在serializers.py中：

from rest_framework import serializers
from.models import Order

class OrderSerializer(serializers.ModelSerializer):
    class Meta:
        model = Order
        fields = '__all__'

    - 创建视图：在`views.py`中：

from rest_framework.views import APIView
from rest_framework.response import Response
from.models import Order
from.serializers import OrderSerializer

class OrderView(APIView):
    def get(self, request):
        orders = Order.objects.all()
        serializer = OrderSerializer(orders, many = True)
        return Response(serializer.data)

    def post(self, request):
        serializer = OrderSerializer(data = request.data)
        if serializer.is_valid():
            serializer.save()
            return Response(serializer.data, status = 201)
        return Response(serializer.errors, status = 400)

    - 配置路由：在`urls.py`中：

from django.urls import path
from. import views

urlpatterns = [
    path('orders/', views.OrderView.as_view(), name='order-list-create')
]

消息队列（以RabbitMQ为例）实现
- 步骤：
  - 安装pika库：pip install pika
  - 生产者（如用户注册成功发送邮件通知）：在views.py中：

import pika

def register_user(request):
    # 用户注册逻辑
    connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('localhost'))
    channel = connection.channel()
    channel.queue_declare(queue='email_notification')
    message = 'User registered successfully'
    channel.basic_publish(exchange='', routing_key='email_notification', body = message)
    connection.close()
    return HttpResponse('User registered')

    - 消费者（邮件微服务接收消息发送邮件）：创建`consumer.py`

import pika

def callback(ch, method, properties, body):
    print("Received message: %r" % body)
    # 发送邮件逻辑

connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('localhost'))
channel = connection.channel()
channel.queue_declare(queue='email_notification')
channel.basic_consume(queue='email_notification', on_message_callback = callback, auto_ack = True)

print('Waiting for messages. To exit press CTRL+C')
channel.start_consuming()

在Django应用中实现保障数据一致性具体步骤与代码示例

最终一致性 - 事件溯源与CQRS示例
- 步骤：
  - 定义事件模型：在models.py中：

from django.db import models

class OrderCreatedEvent(models.Model):
    order_id = models.IntegerField()
    created_at = models.DateTimeField(auto_now_add = True)

    - 订单创建时记录事件：在`views.py`中：

from.models import OrderCreatedEvent

def create_order(request):
    # 创建订单逻辑
    order = Order.objects.create(...)
    OrderCreatedEvent.objects.create(order_id = order.id)
    return HttpResponse('Order created')

    - 库存微服务消费事件扣减库存（假设通过消息队列传递事件）：在库存微服务`consumer.py`中：

import pika
from.models import Inventory

def callback(ch, method, properties, body):
    order_id = int(body)
    inventory = Inventory.objects.get(product_id = related_product_id)
    inventory.quantity -= 1
    inventory.save()

connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('localhost'))
channel = connection.channel()
channel.queue_declare(queue='order_created_events')
channel.basic_consume(queue='order_created_events', on_message_callback = callback, auto_ack = True)

print('Waiting for order created events. To exit press CTRL+C')
channel.start_consuming()

面试题：Python - Django框架微服务架构的实践与问题处理

知识考点

面试题答案

单体应用拆分微服务面临的挑战

微服务之间通信机制设计

保障数据一致性技术与方案

在Django应用中实现通信机制具体步骤与代码示例

在Django应用中实现保障数据一致性具体步骤与代码示例