面试题：Go网络编程之分布式系统中的网络通信

1. 节点发现

方案：使用分布式哈希表（DHT），如Kademlia算法。每个节点在加入网络时，通过与已知的引导节点通信，将自己的信息（如IP、端口等）注册到DHT中。其他节点可以通过DHT查找特定节点的信息。
关键算法思路：Kademlia算法将节点ID和数据对象ID映射到一个m位的ID空间中。节点间通过不断询问距离目标节点更近的节点，最终找到目标节点。

2. 消息路由

方案：基于DHT的路由表进行消息路由。每个节点维护一个路由表，包含与自己在ID空间中距离较近的节点信息。当收到一个消息，根据目标节点ID，通过路由表转发到距离目标节点更近的节点，直到消息到达目标节点。
关键算法思路：与Kademlia查找算法类似，根据距离度量（如XOR距离）选择下一跳节点。

3. 数据一致性

方案：采用Raft算法实现数据一致性。Raft将系统中的节点分为领导者（Leader）、跟随者（Follower）和候选人（Candidate）。领导者负责处理客户端请求，并将日志条目复制到跟随者节点。通过多数派确认机制保证数据的一致性。
关键算法思路：选举过程通过心跳机制，当跟随者长时间未收到领导者心跳，会发起选举。领导者选举后，通过日志复制保证数据同步。

核心代码框架

package main

import (
    "fmt"
    "net"
    "sync"
)

// 节点结构体
type Node struct {
    ID      string
    Address string
    // 路由表
    RoutingTable map[string]string
    // 用于同步的锁
    mu sync.Mutex
}

// 初始化节点
func NewNode(id, address string) *Node {
    return &Node{
        ID:           id,
        Address:      address,
        RoutingTable: make(map[string]string),
    }
}

// 节点加入网络
func (n *Node) Join(bootstrapNode *Node) {
    // 与引导节点通信，获取初始路由表信息
    // 假设通过TCP连接
    conn, err := net.Dial("tcp", bootstrapNode.Address)
    if err != nil {
        fmt.Println("Failed to dial bootstrap node:", err)
        return
    }
    defer conn.Close()

    // 发送加入请求
    _, err = conn.Write([]byte("JOIN " + n.ID + " " + n.Address))
    if err != nil {
        fmt.Println("Failed to send join request:", err)
        return
    }

    // 接收初始路由表信息
    buf := make([]byte, 1024)
    n, err := conn.Read(buf)
    if err != nil {
        fmt.Println("Failed to read routing table:", err)
        return
    }
    routingTableStr := string(buf[:n])
    // 解析路由表信息并更新自身路由表
    // 假设格式为 "nodeID1:address1,nodeID2:address2"
    for _, entry := range strings.Split(routingTableStr, ",") {
        parts := strings.Split(entry, ":")
        n.RoutingTable[parts[0]] = parts[1]
    }
}

// 发送消息
func (n *Node) SendMessage(toID, message string) {
    n.mu.Lock()
    defer n.mu.Unlock()
    if toAddress, ok := n.RoutingTable[toID]; ok {
        conn, err := net.Dial("tcp", toAddress)
        if err != nil {
            fmt.Println("Failed to dial destination node:", err)
            return
        }
        defer conn.Close()

        _, err = conn.Write([]byte("MSG " + n.ID + " " + message))
        if err != nil {
            fmt.Println("Failed to send message:", err)
            return
        }
    } else {
        fmt.Println("Destination node not found in routing table")
    }
}

// 处理接收到的消息
func (n *Node) HandleMessage(conn net.Conn) {
    buf := make([]byte, 1024)
    n, err := conn.Read(buf)
    if err != nil {
        fmt.Println("Failed to read message:", err)
        return
    }
    messageStr := string(buf[:n])
    parts := strings.Split(messageStr, " ")
    switch parts[0] {
    case "JOIN":
        // 处理新节点加入请求，更新自身路由表并返回部分路由表信息
    case "MSG":
        // 处理接收到的消息
        fromID := parts[1]
        msg := strings.Join(parts[2:], " ")
        fmt.Printf("Received message from %s: %s\n", fromID, msg)
    }
}

func main() {
    // 初始化引导节点
    bootstrapNode := NewNode("bootstrap", "127.0.0.1:8000")

    // 初始化新节点
    newNode := NewNode("node1", "127.0.0.1:8001")
    newNode.Join(bootstrapNode)

    // 启动节点监听
    ln, err := net.Listen("tcp", newNode.Address)
    if err != nil {
        fmt.Println("Failed to listen:", err)
        return
    }
    defer ln.Close()

    for {
        conn, err := ln.Accept()
        if err != nil {
            fmt.Println("Failed to accept connection:", err)
            continue
        }
        go newNode.HandleMessage(conn)
    }
}

上述代码框架仅为示例，实际应用中还需完善DHT实现、Raft算法集成等内容。

星途面试题库

面试题：Go网络编程之分布式系统中的网络通信

知识考点

面试题答案

1. 节点发现

2. 消息路由

3. 数据一致性

核心代码框架