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面试题:Go并发在分布式缓存更新业务场景的适配策略

在一个分布式系统中,有多个节点需要更新缓存数据。使用Go语言,你需要设计一个并发机制,确保缓存更新的一致性和高效性。请详细描述你的设计思路,包括如何使用sync包中的工具(如Mutex、WaitGroup等)来控制并发访问,以及如何处理可能出现的缓存雪崩问题。同时,说明在这种场景下,如何优化goroutine的数量以避免资源耗尽。
18.8万 热度难度
编程语言Go

知识考点

AI 面试

面试题答案

一键面试

设计思路

  1. 缓存更新一致性
    • 使用sync.Mutex来保护共享缓存数据。当一个goroutine要更新缓存时,先获取锁,更新完成后释放锁。这样可以防止多个goroutine同时更新缓存导致数据不一致。
    • 示例代码:
    var cacheMutex sync.Mutex
    var cache map[string]interface{}
    
    func updateCache(key string, value interface{}) {
        cacheMutex.Lock()
        defer cacheMutex.Unlock()
        if cache == nil {
            cache = make(map[string]interface{})
        }
        cache[key] = value
    }
    
  2. 缓存更新高效性
    • 采用异步更新的方式。每个节点将缓存更新任务发送到一个任务队列(可以使用channel实现),然后启动一定数量的goroutine从队列中取出任务并执行更新操作。这样可以避免每个更新请求都直接阻塞处理,提高整体的处理效率。
    • 示例代码:
    type UpdateTask struct {
        key   string
        value interface{}
    }
    
    var updateQueue = make(chan UpdateTask, 100)
    
    func init() {
        numWorkers := 5
        for i := 0; i < numWorkers; i++ {
            go func() {
                for task := range updateQueue {
                    updateCache(task.key, task.value)
                }
            }()
        }
    }
    
    func enqueueUpdate(key string, value interface{}) {
        updateQueue <- UpdateTask{key, value}
    }
    
  3. 处理缓存雪崩问题
    • 设置不同的过期时间:在更新缓存时,为每个缓存项设置一个随机的过期时间,避免大量缓存同时过期。
    • 使用二级缓存:在主缓存失效时,先从二级缓存(如本地内存缓存)获取数据,给主缓存重建争取时间。
    • 服务降级:当缓存大量失效导致系统压力过大时,暂时关闭一些非核心功能,优先保证核心业务的稳定运行。
  4. 优化goroutine数量
    • 动态调整:根据系统的负载情况动态调整处理缓存更新的goroutine数量。可以通过监控系统的CPU、内存使用率等指标,当负载过高时减少goroutine数量,负载较低时增加goroutine数量。
    • 使用WaitGroup控制生命周期:在启动goroutine时,使用WaitGroup来等待所有goroutine完成任务后再退出程序,避免资源泄漏。
    • 示例代码:
    var wg sync.WaitGroup
    
    func main() {
        numWorkers := 5
        for i := 0; i < numWorkers; i++ {
            wg.Add(1)
            go func() {
                defer wg.Done()
                for task := range updateQueue {
                    updateCache(task.key, task.value)
                }
            }()
        }
    
        // 模拟添加更新任务
        for i := 0; i < 10; i++ {
            enqueueUpdate(fmt.Sprintf("key%d", i), fmt.Sprintf("value%d", i))
        }
    
        close(updateQueue)
        wg.Wait()
    }
    

通过上述设计思路,可以在分布式系统中实现缓存更新的一致性和高效性,同时有效处理缓存雪崩问题并优化goroutine的使用。