面试题答案
一键面试1. 读写锁与互斥锁设计方案
- 读写锁使用：
- 对于读操作，由于多个进程同时读取数据不会破坏数据一致性，所以多个读操作可以并发执行。我们可以使用读写锁中的读锁，允许多个进程同时获取读锁进行读操作。
- 对于写操作，为了保证数据一致性，同一时间只能有一个进程进行写操作。因此，写操作需要获取写锁，当一个进程获取了写锁后，其他进程无论是读还是写都不能再获取锁，直到写操作完成并释放写锁。
- 互斥锁使用： 在一些涉及到共享资源状态变更且不仅仅是数据读写的关键操作中，使用互斥锁。例如，当一个节点需要更新某个全局配置信息（不仅仅是数据内容的更新，还涉及到配置结构的改变等复杂操作），此时使用互斥锁保证该操作的原子性，避免多个节点同时进行此类操作导致系统状态混乱。
2. 死锁问题解决
- 破坏死锁的必要条件：
- 破坏占有并等待条件：在获取锁时，采用一次性获取所有需要的锁的策略。例如，如果一个进程需要先获取读写锁，再获取某个互斥锁，那么它必须一次性尝试获取这两个锁。如果不能同时获取成功，则释放已获取的锁（如果有），并等待一段时间后重新尝试。
- 破坏循环等待条件：对所有锁进行排序，规定进程必须按照顺序获取锁。例如，先获取编号小的锁，再获取编号大的锁。这样可以避免进程之间形成循环等待的情况。
- 死锁检测与恢复：
- 定期检查系统中锁的持有情况，构建一个进程 - 锁关系图。通过算法（如深度优先搜索）检测图中是否存在环，如果存在环则表示发生了死锁。
- 当检测到死锁时，选择一个或多个进程进行回滚（如回滚到最近的检查点），释放它们持有的锁，然后重新执行这些进程。
3. 饥饿问题解决
- 公平调度算法：
- 对于读写锁，采用公平调度策略，例如使用队列来管理等待获取锁的进程。当写锁或读锁可用时，按照队列顺序依次授予锁。这样可以避免某些进程长时间等待而无法获取锁的情况。
- 对于互斥锁，同样可以采用类似的队列机制，确保每个请求互斥锁的进程都能按照顺序获得锁，不会出现某个进程一直被优先而其他进程长期饥饿的现象。
- 动态优先级调整： 随着进程等待锁的时间增加，动态提高其获取锁的优先级。例如，每等待一定时间，就将该进程在锁等待队列中的优先级提升一级，使其更容易获取锁。
4. 网络延迟应对策略
- 缓存机制： 在每个节点上设置本地缓存。当读取数据时，首先从本地缓存中查找，如果缓存中有数据且未过期，则直接返回缓存数据，减少网络请求。对于写操作，在更新本地数据的同时，异步将数据更新发送到其他节点，更新其他节点的缓存。
- 预取机制： 根据系统的访问模式和历史数据，提前预测可能需要的数据，并进行预取。例如，如果经常按照一定顺序访问某些数据块，在访问当前数据块的同时，预取后续可能需要的数据块到本地缓存，以减少网络延迟带来的等待时间。
5. 节点故障应对策略
- 备份与恢复：
- 采用数据备份策略，将关键数据在多个节点上进行备份。可以使用主从复制或多副本机制，确保在某个节点故障时，其他节点可以接替其工作。
- 当节点发生故障恢复后，通过数据同步机制，从其他正常节点获取最新的数据，恢复到故障前的状态，然后重新加入分布式系统。
- 故障检测与隔离：
- 采用心跳检测机制，各个节点定期向其他节点发送心跳消息。如果在一定时间内没有收到某个节点的心跳消息，则判定该节点可能发生故障。
- 当检测到节点故障后，及时将故障节点从系统中隔离，避免因故障节点继续参与系统操作而导致更多问题。同时，通知其他节点重新调整系统配置（如重新分配数据副本等），以维持系统的正常运行。