面试题：微服务架构下文件存储的一致性与扩展性

Question

假设你负责一个微服务系统，其中文件存储需要在多个微服务之间保持一致性，且随着业务增长要具备良好的扩展性。请描述你会采用什么策略或技术来保障一致性，以及如何设计存储架构以满足扩展性需求，包括可能涉及到的分布式文件系统、缓存机制等方面的考量。

Answer 1

保障一致性策略

1. 分布式事务：采用两阶段提交（2PC）或三阶段提交（3PC）协议，协调多个微服务参与文件存储相关操作的事务处理，确保要么所有操作都成功提交，要么都回滚。但 2PC 存在单点故障（协调者）和阻塞问题，3PC 虽然缓解了部分问题，但实现复杂。
2. 基于日志的复制：每个微服务记录文件操作日志，通过日志同步机制，如 Raft 协议，在多个微服务间复制日志，保证操作顺序一致，从而保障文件存储一致性。Raft 协议具有强 leader 选举机制，能有效解决脑裂等问题，实现高可用和一致性。

存储架构扩展性设计

分布式文件系统选择

1. Ceph：是一个高性能、高可用、可扩展的分布式文件系统。它采用 CRUSH 算法实现数据分布，无需元数据服务器即可定位数据，可线性扩展存储容量和性能。适用于大规模文件存储场景，能很好满足业务增长需求。
2. GlusterFS：通过将多个存储节点组成一个统一的文件系统，支持横向扩展。采用弹性哈希算法分布数据，具备自我修复、自我管理能力，对存储节点的异构性兼容性好，适合对成本敏感且需灵活扩展的场景。

缓存机制考量

1. 分布式缓存：使用 Redis 等分布式缓存，将常用文件元数据或部分文件内容缓存在内存中。对于读多写少的场景，能极大提升文件访问性能。通过集群部署 Redis 节点，可实现缓存的水平扩展，满足业务增长时对缓存容量和性能的需求。
2. 缓存更新策略：采用写后更新（Write - Behind）策略，即先更新文件存储，再异步更新缓存。这种策略减少了写操作对系统性能的影响，但可能存在缓存与文件存储短暂不一致的情况，需要设置合理的缓存过期时间来降低这种影响。同时，结合发布 - 订阅模式，当文件存储更新时，通知相关微服务及时更新缓存，保证数据一致性。