面试题：特定业务场景下对2PC优化策略的定制设计

Question

假设现在有一个金融交易的分布式系统，要求极高的一致性和可用性，同时对响应时间有严格要求。请基于2PC协议，结合该业务场景，设计一套定制化的优化策略，并详细阐述设计思路、关键技术点以及如何应对可能出现的异常情况。

Answer 1

设计思路

1. 预检查优化：在准备阶段，除了检查资源可用性，针对金融交易系统，可预先对交易涉及的账户余额、交易限额等关键信息进行深度校验。例如，不仅确认账户存在，还精确计算扣除金额后余额是否满足最低要求等，减少后续回滚风险。
2. 协调者选举优化：采用基于权重的选举算法，根据节点的处理能力、网络带宽、历史交易成功率等因素为每个节点分配权重。当协调者故障时，权重最高的节点迅速成为新协调者，确保交易流程持续进行。
3. 同步异步结合：对于一些非关键的确认信息，如交易日志记录的部分辅助信息确认，采用异步方式处理。主交易流程依旧保持同步以确保一致性，异步处理可以提高整体响应速度。

关键技术点

1. 分布式锁机制：在预检查和执行阶段，使用分布式锁保证对关键资源（如账户余额）的独占访问，避免并发冲突。可采用 Redis 分布式锁，通过 SETNX 命令实现锁的获取，利用 Lua 脚本来保证锁操作的原子性。
2. 日志持久化：每个节点都要将交易日志持久化存储，如使用 RocksDB 等高性能持久化存储。日志记录交易的各个阶段，包括预检查结果、准备状态、提交或回滚决定等，以便在节点故障恢复时能快速恢复到故障前状态。
3. 心跳检测：节点间通过心跳机制实时监测彼此状态。协调者定期向参与者发送心跳，参与者回复心跳响应。若协调者在一定时间内未收到某参与者心跳，将其标记为疑似故障，采取相应措施，如询问其他节点该参与者状态等。

异常情况应对

1. 协调者故障：按照前面提到的基于权重的选举算法，快速选举新的协调者。新协调者从故障协调者的日志存储（如共享存储中的日志）中获取已完成的阶段信息，重新向参与者发送指令，继续交易流程。例如，如果故障前已完成准备阶段，新协调者只需发起提交指令。
2. 参与者故障：若在准备阶段参与者故障，协调者等待其恢复（设置合理等待时间）。若超时未恢复，协调者向其他参与者发送回滚指令。若在提交阶段参与者故障，其他参与者提交成功后，待故障参与者恢复，由协调者或其他节点向其重发提交指令，确保数据一致性。
3. 网络分区：当发生网络分区，将网络分成多个子区域。在每个子区域内，若子区域包含协调者和足够数量能完成交易的参与者，可在子区域内继续完成交易（但可能部分交易受限）。待网络恢复，对跨分区的交易进行一致性检查和修复，如通过对比各分区日志来确定最终状态。