面试题答案
一键面试1. 适应不同设备特性的缓冲区管理策略
- 高速网络设备：
- 为网络设备分配较大且高速的缓冲区，如使用基于内存的环形缓冲区。这是因为网络数据传输速度快，需要足够大的缓冲区来暂存数据，避免数据丢失。环形缓冲区能高效地处理数据的连续写入和读取，适合网络数据的流式传输特性。
- 采用双缓冲区机制，一个缓冲区用于接收数据，另一个用于处理数据。当一个缓冲区满时，立即切换到另一个缓冲区进行数据接收，同时对已满的缓冲区进行处理，这样可以实现数据接收和处理的并行，提高整体效率。
- 固态硬盘（SSD）：
- 鉴于SSD随机读写性能好的特点，为其设置较小但快速的缓冲区。因为SSD本身读写速度快，不需要太大的缓冲区来累积数据，较小的缓冲区可以更快地响应读写请求。
- 采用预读和写回策略。预读是在读取数据时，根据访问模式提前读取相邻的数据块到缓冲区，以提高后续访问的命中率。写回策略则是在数据写入缓冲区后，并不立即写入SSD，而是等待缓冲区满或者达到一定的时间间隔后批量写入，利用SSD的并行写入特性提高写入效率。
- 机械硬盘（HDD）：
- 机械硬盘顺序读写性能优于随机读写，所以为其分配较大的顺序缓冲区。利用顺序缓冲区来累积数据，将随机的小I/O请求合并成顺序的大I/O请求，以适应机械硬盘的特性，减少寻道时间和旋转延迟。
- 采用缓存预取策略，根据历史访问模式预测可能访问的数据，并提前读取到缓冲区中。同时，对于写入操作，采用延迟写入策略，先将数据写入缓冲区，然后按照一定的调度算法（如电梯调度算法）批量写入硬盘，以优化写入性能。
2. 数据一致性问题处理
- 缓存一致性协议：采用MESI（Modified, Exclusive, Shared, Invalid）等缓存一致性协议来确保不同设备缓冲区之间的数据一致性。当一个缓冲区的数据发生变化时，通过该协议通知其他缓冲区数据已无效或需要更新，从而保证各个缓冲区中的数据是一致的。
- 日志记录：在进行数据写入操作时，无论是网络设备、SSD还是HDD，都先记录操作日志。日志记录包含数据修改的详细信息，如修改的位置、内容等。当发生系统故障或数据不一致情况时，可以通过回放日志来恢复数据一致性。
- 同步机制：在关键数据的读写操作中，使用同步机制，如互斥锁、信号量等。例如，当一个进程要读取某个设备缓冲区中的关键数据时，先获取互斥锁，确保在读取过程中其他进程不会修改该数据，从而保证数据的一致性。
3. 资源竞争时保障关键业务性能
- 优先级队列：为不同的业务请求分配不同的优先级，将关键业务请求放入高优先级队列，普通业务请求放入低优先级队列。在缓冲区管理中，优先处理高优先级队列中的请求，确保关键业务的性能不受影响。
- 资源预留：为关键业务预留一定比例的缓冲区资源。例如，为关键业务预留20%的网络缓冲区、30%的SSD缓冲区和40%的HDD缓冲区，无论在何种情况下，这些预留的资源都优先分配给关键业务，保障其性能。
- 动态调整：实时监测系统资源的使用情况和业务请求的处理情况，根据监测结果动态调整缓冲区资源的分配。如果发现关键业务的性能下降，适当增加其缓冲区资源；如果普通业务负载较低，可以将部分资源调整给关键业务。同时，根据不同设备的负载情况，动态调整设备之间的资源分配，以提高整体系统性能。