面试题：缓存设计之Memcached自定义扩展思路

Question

假设现有一个需要在Memcached基础上进行自定义扩展以支持分布式事务处理的需求，简述你设计这种自定义扩展的整体思路，包括可能涉及到的协议修改、数据结构调整以及性能优化考虑等方面。

Answer 1

协议修改

1. 事务开始协议：添加新的命令，例如 BEGIN_TX，用于告知 Memcached 一个分布式事务开始。此命令可携带事务标识（如唯一的事务 ID），以便后续操作关联。
2. 事务操作协议：对于每个需要在事务内执行的操作（如 SET、GET、DELETE 等），在原命令基础上添加事务 ID 参数，使 Memcached 识别该操作属于特定事务。
3. 事务提交/回滚协议：添加 COMMIT_TX 和 ROLLBACK_TX 命令，用于结束事务并分别执行提交或回滚操作。

数据结构调整

1. 事务状态记录：在 Memcached 内部维护一个事务状态表，以事务 ID 为键，记录每个事务的当前状态（如开始、进行中、提交中、已提交、回滚中、已回滚）。
2. 操作日志：为每个事务创建一个操作日志，记录事务内所有操作的详细信息（操作类型、键值对变化等），用于回滚操作。可使用链表或队列结构实现，便于按顺序记录和处理操作。
3. 分布式协调数据结构：若涉及多节点分布式事务，可能需要引入类似分布式哈希表（DHT）的数据结构，用于在各节点间同步事务状态和操作日志，确保一致性。

性能优化考虑

1. 本地缓存优化：在每个 Memcached 节点上，对于事务内频繁访问的数据，可采用本地缓存机制，减少网络开销和对后端存储的访问次数。
2. 批量操作：对于事务内的多个操作，尽量合并为批量操作，减少网络交互次数。例如，将多个 SET 操作合并为一个批量 SET 操作。
3. 异步处理：对于一些耗时操作（如事务提交时的数据持久化），采用异步方式处理，避免阻塞事务处理流程，提高整体性能。
4. 负载均衡：在分布式环境下，合理分配事务处理负载到各个节点，避免单个节点成为性能瓶颈。可采用一致性哈希等负载均衡算法。