面试题：CouchDB HTTP API与传统API在分布式系统中的融合与挑战

Question

设想一个分布式系统，需要融合CouchDB HTTP API与传统API，以满足不同业务模块的需求。请详细描述可能会面临哪些技术挑战，以及你将如何设计架构来实现这种融合，确保系统的一致性、可用性和扩展性。

Answer 1

技术挑战

1. 协议差异：CouchDB 使用 HTTP API 进行数据交互，与传统 API 协议不同，在集成时需要处理协议转换与适配。
2. 数据一致性：分布式系统中，不同 API 调用可能导致数据状态不一致，尤其是在并发操作时，要确保最终一致性或强一致性较难。
3. 性能问题：CouchDB 的性能特点与传统 API 后端不同，混合使用可能出现性能瓶颈，如在高并发读写时。
4. 安全问题：两种 API 可能有不同的安全机制，如何统一认证、授权以及保证数据传输安全是挑战。
5. 扩展性：随着业务增长，如何确保两种 API 架构都能良好扩展，避免某一方成为扩展性瓶颈。

架构设计

1. API 网关层：
   • 协议转换：接收来自不同业务模块的请求，识别请求类型（CouchDB HTTP API 或传统 API），对协议进行转换，将请求转发给对应的后端服务。
   • 统一认证与授权：实现统一的身份验证和授权机制，确保只有合法用户能访问相应 API。对不同 API 的权限管理进行整合。
   • 流量管理：对请求进行限流、熔断等操作，防止某类 API 因高并发导致系统崩溃，保障整体可用性。
2. 业务逻辑层：
   • 分离与整合：将依赖 CouchDB 的业务逻辑与依赖传统 API 的业务逻辑进行适当分离，但在必要时进行整合。例如，通过服务编排，组合不同 API 提供的功能以满足复杂业务需求。
   • 数据一致性保障：引入分布式事务管理机制（如使用分布式锁、两阶段提交等），在涉及多个 API 数据操作时确保一致性。同时，采用异步消息队列处理部分非强一致性要求的操作，降低一致性维护难度。
3. 数据存储层：
   • CouchDB 与传统存储结合：根据业务数据特点，合理分配数据存储到 CouchDB 和传统数据库。对于适合文档型存储、具有高灵活性的数据存于 CouchDB；对结构化要求高、事务性强的数据存于传统数据库。
   • 数据同步：建立数据同步机制，确保不同存储之间的数据一致性。可以使用定时任务或基于事件驱动的同步方式，如利用数据库的 binlog 进行数据同步。
4. 监控与日志层：
   • 系统监控：对 API 网关、业务逻辑层以及数据存储层进行全面监控，包括性能指标（如响应时间、吞吐量）、资源使用情况（如 CPU、内存）等，及时发现性能瓶颈和故障点。
   • 日志管理：统一收集和管理不同 API 调用产生的日志，便于故障排查、性能分析以及安全审计。通过日志分析可优化系统架构和业务流程。