面试题：Node.js文件系统监控在复杂分布式场景中的应用

Question

在一个复杂的分布式系统中，有多台服务器都需要对相同的远程文件系统进行监控并实时通知相关服务。请阐述你会如何设计基于Node.js的解决方案，包括但不限于监控的可靠性保证、分布式环境下的同步问题以及通知消息的高效传递，同时给出整体架构设计图及关键代码逻辑。

Answer 1

1. 整体架构设计

1. 文件监控层：每台服务器上部署Node.js脚本使用fs.watch或chokidar模块对远程文件系统挂载点进行监控。这一层负责捕获文件系统的变化事件。
2. 分布式协调层：使用Redis作为分布式协调工具。当文件监控层捕获到变化事件，将事件信息发送到Redis的特定频道。其他服务器监听该频道，以实现分布式环境下的同步。
3. 消息队列层：采用RabbitMQ或Kafka等消息队列。将从Redis频道获取的文件变化事件发送到消息队列。这确保通知消息的可靠传递，即使某些服务暂时不可用，消息也不会丢失。
4. 服务通知层：相关服务监听消息队列，一旦接收到文件变化通知，执行相应的业务逻辑。

架构设计图

graph TD;
    A[服务器1 - 文件监控层] --> B[Redis - 分布式协调层];
    C[服务器2 - 文件监控层] --> B;
    D[服务器3 - 文件监控层] --> B;
    B --> E[RabbitMQ/Kafka - 消息队列层];
    E --> F[服务1 - 服务通知层];
    E --> G[服务2 - 服务通知层];

2. 关键代码逻辑

文件监控层

const chokidar = require('chokidar');
const redis = require('redis');

const client = redis.createClient();

const watcher = chokidar.watch('/path/to/remote/filesystem', {
  persistent: true
});

watcher
 .on('add', (path) => {
    client.publish('file-changes', `Added: ${path}`);
  })
 .on('change', (path) => {
    client.publish('file-changes', `Changed: ${path}`);
  })
 .on('unlink', (path) => {
    client.publish('file-changes', `Deleted: ${path}`);
  });

分布式协调层（监听部分）

const redis = require('redis');
const amqp = require('amqplib');

const redisClient = redis.createClient();
redisClient.subscribe('file-changes');

redisClient.on('message', async (channel, message) => {
  const connection = await amqp.connect('amqp://localhost');
  const channel = await connection.createChannel();
  const queue = 'file-change-notifications';

  await channel.assertQueue(queue, { durable: false });
  channel.sendToQueue(queue, Buffer.from(message));

  console.log('Message sent to RabbitMQ:', message);

  await channel.close();
  await connection.close();
});

服务通知层

const amqp = require('amqplib');

async function consumeMessages() {
  const connection = await amqp.connect('amqp://localhost');
  const channel = await connection.createChannel();
  const queue = 'file-change-notifications';

  await channel.assertQueue(queue, { durable: false });

  channel.consume(queue, (msg) => {
    if (msg) {
      console.log('Received message:', msg.content.toString());
      // 执行相关服务逻辑
      channel.ack(msg);
    }
  }, { noAck: false });
}

consumeMessages();

3. 可靠性保证

1. 文件监控：使用chokidar库，它能处理不同操作系统下文件监控的细节，提供可靠的文件系统事件监听。
2. 分布式同步：Redis作为分布式协调工具，其发布 - 订阅机制保证事件能快速同步到各个服务器。
3. 消息传递：采用消息队列（如RabbitMQ或Kafka），消息队列提供持久化机制，确保通知消息不会因为服务的临时故障而丢失。

4. 分布式环境下的同步问题

1. 使用Redis：通过Redis的发布 - 订阅模式，一台服务器捕获到文件变化事件后，发布到特定频道，其他服务器通过订阅该频道获取事件，实现分布式环境下的同步。
2. 时间戳一致性：如果需要更精确的同步，可以在事件信息中加入时间戳，各个服务器根据时间戳来对事件进行排序和处理，确保处理顺序的一致性。