面试题：CouchDB高并发创建文档场景下的系统设计与调优

Question

假设你正在设计一个高并发创建文档的CouchDB应用场景，每秒可能有数千次的文档创建请求。请阐述你将如何从系统架构、网络拓扑、CouchDB配置参数以及可能涉及的负载均衡和缓存机制等多方面进行设计与调优，以确保系统的稳定性、高性能和数据一致性。

Answer 1

系统架构

1. 分层架构：采用多层架构，如表现层、应用层、数据访问层。表现层负责接收用户请求，应用层处理业务逻辑，数据访问层专门与CouchDB交互。这样可提高代码的可维护性和扩展性。
2. 异步处理：在应用层引入消息队列（如RabbitMQ、Kafka）。文档创建请求先发送到消息队列，应用层从队列中消费消息并处理文档创建，避免瞬间大量请求直接冲击CouchDB，实现削峰填谷。
3. 微服务架构：将文档创建相关功能拆分成独立的微服务，每个微服务专注于单一功能，可独立部署和扩展，提高系统的灵活性和可维护性。

网络拓扑

1. 多数据中心部署：考虑跨数据中心部署，通过高速网络连接。当一个数据中心出现故障或负载过高时，流量可切换到其他数据中心，提高系统的可用性。
2. 内部网络优化：在数据中心内部，采用高速、低延迟的网络设备，如10Gbps或更高带宽的交换机，减少网络传输延迟，提高数据传输效率。

CouchDB配置参数

1. 缓存相关：
   • 增大httpd_cache_max_disk参数值，增加CouchDB磁盘缓存大小，使更多数据可缓存，减少磁盘I/O。
   • 合理设置httpd_cache_enabled为true，开启HTTP缓存，对于频繁读取的文档可直接从缓存获取。
2. 连接池：调整httpd_max_httpd_connections参数，根据服务器硬件资源设置合适的最大HTTP连接数，防止过多连接耗尽资源。
3. 复制与同步：配置CouchDB的多节点复制，设置合适的复制频率和策略，确保数据在多个节点间同步，提高数据可用性和一致性。例如，采用双向复制，保证不同节点的数据实时更新。

负载均衡

1. 硬件负载均衡器：使用硬件负载均衡器（如F5 Big - IP），它性能高、稳定性强，可根据服务器的负载情况将请求均匀分配到多个CouchDB节点。
2. 软件负载均衡器：也可选用软件负载均衡器，如Nginx或HAProxy。以Nginx为例，通过配置upstream模块将请求转发到多个CouchDB实例，可采用轮询、IP哈希等负载均衡算法。例如，IP哈希算法可保证同一客户端的请求始终被转发到同一CouchDB节点，有利于缓存命中。

缓存机制

1. 应用层缓存：在应用层使用缓存，如Memcached或Redis。对于刚创建的文档，先将其缓存到应用层缓存中，在一定时间内如果有相同文档的读取请求，直接从应用层缓存获取，减少对CouchDB的读取压力。
2. CDN缓存：如果文档内容可通过CDN（内容分发网络）缓存，如静态文档、图片等，配置CDN服务。CDN会在边缘节点缓存内容，用户请求时可从距离用户最近的节点获取，大大提高访问速度。