面试题：Go数据库迁移工具在复杂分布式系统中的应用与优化

Question

假设你正在参与一个复杂的分布式系统开发，该系统包含多个微服务，每个微服务都有自己独立的数据库。在这种场景下，使用Go数据库迁移工具可能会面临哪些挑战？你将如何设计和优化数据库迁移方案，以确保数据的一致性和系统的高可用性？

Answer 1

使用Go数据库迁移工具在复杂分布式系统下可能面临的挑战：

1. 多数据库协调：每个微服务有独立数据库，不同数据库迁移顺序、时间难以协调，可能导致数据依赖问题。例如，A微服务数据库中的表依赖B微服务数据库中的数据，若B未完成迁移，A迁移可能失败。
2. 版本兼容性：不同微服务使用的数据库版本、类型（如MySQL不同版本、MySQL与PostgreSQL混合）不同，迁移工具可能在某些版本或数据库类型上存在兼容性问题。
3. 网络问题：分布式系统中网络不稳定，迁移过程中可能因网络中断导致部分数据库迁移成功，部分失败，破坏数据一致性。
4. 数据一致性保障：在迁移过程中，若业务持续运行，新数据写入和迁移操作同时进行，可能造成数据不一致。例如，正在迁移一张表时，有新数据插入该表。
5. 高可用性影响：迁移操作可能需要暂停微服务，影响系统整体可用性。例如，数据库加锁进行迁移时，微服务无法访问数据库。

设计和优化数据库迁移方案确保数据一致性和高可用性：

1. 制定迁移计划：
   • 梳理微服务间数据依赖关系，绘制依赖图谱，确定迁移顺序。例如，先迁移基础数据服务的数据库，再迁移依赖它的业务服务数据库。
   • 分阶段迁移，如预迁移阶段进行数据备份、检查等，正式迁移阶段按顺序执行迁移脚本，后迁移阶段进行数据校验。
2. 选择合适工具并解决兼容性：
   • 评估不同Go数据库迁移工具对各种数据库版本和类型的支持度，选择兼容性好的工具如Golang-Migrate。
   • 针对不同数据库类型和版本，编写特定的迁移脚本模板，在执行时根据实际情况进行参数化配置。
3. 处理网络问题：
   • 增加重试机制，在网络中断导致迁移失败时，自动重试一定次数。例如，设置最大重试次数为3次，每次重试间隔逐渐增加。
   • 引入分布式锁（如基于Redis的分布式锁），确保同一时刻只有一个迁移操作在执行，避免因网络问题导致重复迁移。
4. 保障数据一致性：
   • 采用读写分离策略，迁移期间，业务读操作仍从旧数据读取，写操作先缓存，迁移完成后批量写入新数据结构。
   • 使用数据库的事务机制，将相关迁移操作封装在事务内，确保要么全部成功，要么全部回滚。例如，对涉及多张表的迁移操作，在事务中执行。
5. 保障高可用性：
   • 采用滚动迁移方式，每次只迁移部分微服务的数据库，而不是一次性迁移所有微服务，确保系统始终可用。例如，先迁移10%的微服务数据库，观察系统状态，稳定后再迁移下一批。
   • 引入影子数据库，先在影子数据库上进行迁移测试，验证无误后，通过切换读写流量到影子数据库完成迁移，减少对生产环境的影响。