面试题：设计一个基于Redis消息队列的MySQL文件上传系统的故障恢复机制

Question

若在MySQL文件上传系统中，使用Redis消息队列时出现Redis故障、MySQL故障或网络故障等情况，设计一套完整的故障恢复机制，确保已上传但未处理完的文件数据不丢失，消息队列状态可恢复，且对业务的影响降到最低。详细描述恢复流程以及如何利用Redis的持久化机制、事务特性等来辅助实现该机制。

Answer 1

故障恢复机制设计

1. Redis故障恢复

   • 持久化机制利用：Redis有RDB（Redis Database）和AOF（Append - Only File）两种持久化方式。若Redis故障，首先尝试利用持久化文件恢复数据。如果采用RDB，重启Redis时，它会加载RDB文件，恢复内存中的数据。若使用AOF，Redis会重放AOF文件中的写命令来恢复数据。对于消息队列相关数据，持久化确保了消息不会因Redis故障而全部丢失。
   • 事务特性利用：在Redis中，将消息的入队和出队操作包装在事务中。例如，使用MULTI、RPUSH（入队操作）、EXEC组合将消息安全入队。若Redis故障，未完成的事务不会被执行，从而保证数据一致性。当Redis恢复后，重新执行未完成的事务（如果有）。
   • 恢复流程：
     • 检测到Redis故障，立即停止涉及Redis消息队列的业务操作。
     • 重启Redis服务，等待其加载持久化文件恢复数据。
     • 对恢复后的消息队列进行检查，例如检查队列长度、消息格式等，确保数据完整。
     • 逐步恢复业务操作，从消息队列中继续处理未完成的任务。

2. MySQL故障恢复

   • 日志机制利用：MySQL有重做日志（redo log）和回滚日志（undo log）。重做日志用于崩溃恢复（crash - recovery），当MySQL发生故障重启时，会根据重做日志中的记录将未完成的事务回滚，并将已提交的事务重新应用，保证数据的一致性。
   • 恢复流程：
     • 检测到MySQL故障，停止文件上传系统中所有对MySQL的写操作，防止数据损坏。
     • 重启MySQL服务，MySQL自动进行崩溃恢复，应用重做日志和回滚未完成事务。
     • 检查文件数据相关表的完整性，例如检查文件元数据是否完整、文件与上传记录的关联是否正确等。
     • 从Redis消息队列中重新处理与MySQL相关的任务，确保已上传但未处理完的文件数据正确写入MySQL。

3. 网络故障恢复

   • 重试机制：在文件上传系统的客户端和服务器端设置重试逻辑。当网络故障导致消息发送失败（如Redis消息入队失败或MySQL写操作失败）时，记录失败的操作和相关数据（如消息内容、文件元数据等）。
   • 恢复流程：
     • 检测到网络故障，暂停当前正在进行的网络操作。
     • 启动重试定时器，在网络恢复后，按照记录的失败操作，逐步重试。例如，先重试Redis消息入队操作，如果成功，再重试MySQL相关的文件数据写入操作。
     • 在重试过程中，利用Redis的事务特性确保消息处理的原子性，利用MySQL的日志机制保证数据一致性。

综合保障措施

1. 监控与报警：部署监控系统，实时监测Redis、MySQL的运行状态和网络连接情况。当出现故障时，及时发出报警通知运维人员。
2. 数据备份：定期对MySQL中的文件数据进行备份，同时对Redis的持久化文件进行备份。在极端情况下，如数据严重损坏，可利用备份数据进行恢复。
3. 负载均衡与高可用：为Redis和MySQL配置负载均衡和高可用集群。对于Redis，可以使用Redis Cluster实现数据分片和高可用；对于MySQL，可以采用主从复制、Galera Cluster等技术，确保在单个节点故障时，系统仍能正常运行。