面试题：微服务架构中如何处理RPC的网络分区问题以保障可靠性

Question

假设你负责的微服务架构下的分布式系统出现了网络分区情况，导致部分RPC调用失败。请详细说明你会采取哪些措施来检测网络分区，以及如何通过设计让RPC在网络分区时依然能维持一定程度的可靠性，包括对数据一致性和可用性的权衡处理。

Answer 1

检测网络分区的措施

1. 心跳检测
   • 客户端心跳：客户端定时向服务端发送心跳包，服务端若在一定时间内未收到某个客户端的心跳，则可能意味着网络分区。例如，在Java的Netty框架中，可以通过自定义心跳处理器，每5秒发送一次心跳包。
   • 服务端间心跳：各个服务节点之间互相发送心跳，若某个节点长时间未收到其他节点心跳，可判断可能存在网络分区。如使用Zookeeper，节点间通过会话机制维持心跳，会话超时则认为网络可能出现问题。
2. 状态监测
   • 业务状态监测：观察业务指标，若部分业务操作成功率突然大幅下降，且集中在特定区域的节点，可能是网络分区导致。例如，订单处理微服务，若某区域订单创建成功率从99%下降到10%，可能存在网络分区。
   • 系统状态监测：监控系统资源指标，如网络带宽、延迟等。若某区域网络延迟突然飙升，带宽异常下降，结合业务异常可判断网络分区。使用Prometheus和Grafana可以实时监控这些指标。
3. 故障注入测试 在测试环境中，模拟网络分区情况，观察系统行为。如使用Chaos Mesh，可对Kubernetes集群中的Pod进行网络隔离，模拟网络分区，验证检测机制是否有效。

让RPC在网络分区时维持可靠性的设计

1. 数据一致性方面
   • 采用最终一致性模型：在网络分区时，允许不同分区的数据暂时不一致。例如，电商系统中库存微服务，不同分区的库存数据可能在短时间内有差异，但通过异步消息机制，在网络恢复后进行数据同步。
   • 版本控制：为数据添加版本号，每次数据更新版本号递增。当网络恢复进行数据合并时，根据版本号判断数据新旧，保留最新版本数据。如在数据库表中添加version字段，每次更新+1。
2. 可用性方面
   • 本地缓存：客户端和服务端都设置本地缓存。当网络分区导致RPC调用失败时，优先从本地缓存获取数据。例如，使用Guava Cache在服务端缓存经常访问的数据，在网络分区时可快速响应请求。
   • 重试机制：在RPC调用失败后，客户端进行重试。可以设置固定重试次数和重试间隔，如重试3次，每次间隔1秒。但要注意避免过多重试导致网络拥塞。
   • 备用路径：设计多条RPC调用路径，当主路径因网络分区不可用时，切换到备用路径。例如，在微服务架构中，服务A调用服务B，若通过某网络链路失败，可通过另一条备用链路调用。
3. 权衡处理
   • 读写分离策略：在网络分区时，对于读操作，优先保证可用性，从本地缓存或较弱一致性的数据源读取数据。对于写操作，优先保证一致性，等待网络恢复或采用分布式事务确保数据一致性。如在银行转账场景，写操作（更新账户余额）必须保证一致性，而查询账户余额可优先保证可用性。
   • 分区容忍度配置：根据业务场景，动态配置系统对网络分区的容忍度。对于实时性要求不高的业务，如日志记录，可以容忍较长时间的网络分区，优先保证可用性；对于交易类核心业务，优先保证数据一致性。