面试题：复杂业务逻辑下Redis与MySQL数据同步安全体系构建与故障恢复机制

Question

假设业务场景涉及多个微服务之间复杂的数据交互，Redis作为缓存，MySQL作为持久化存储。在此情况下，如何构建一套完整的数据同步安全体系，确保数据的保密性、完整性和可用性。同时，设计一套故障恢复机制，当Redis或MySQL出现故障时，如何快速恢复数据同步并保证已同步数据的准确性与安全性，阐述详细的设计思路与技术实现方案。

Answer 1

数据同步安全体系构建

1. 保密性
   • 数据传输加密：在微服务之间以及微服务与Redis、MySQL交互时，使用SSL/TLS协议对数据进行加密传输。例如，在Java开发中，可以使用OkHttp库配置SSL/TLS参数来实现HTTP请求的加密传输。对于Redis，可通过配置启用SSL/TLS加密连接。在MySQL方面，可配置服务器端和客户端的SSL/TLS选项。
   • 数据存储加密：对于敏感数据，在写入MySQL或Redis之前，在微服务端进行加密处理。例如，使用AES（高级加密标准）算法，在Java中可以使用JCE（Java Cryptography Architecture）提供的API进行加密和解密操作。在读取数据时，先解密后使用。
2. 完整性
   • 数据校验：在微服务间传输数据以及写入Redis和MySQL时，使用哈希算法（如SHA - 256）为数据生成摘要。当读取数据时，重新计算摘要并与原摘要对比。例如，在Python中可以使用hashlib库计算SHA - 256摘要。
   • 数据库事务：在涉及MySQL数据更新时，使用数据库事务确保数据操作的原子性，保证相关数据要么全部成功更新，要么全部回滚，从而维持数据完整性。例如，在Java中使用JDBC操作MySQL时，可以通过Connection对象的setAutoCommit(false)和commit()方法来管理事务。
3. 可用性
   • 缓存高可用：使用Redis集群（如Redis Cluster），通过数据分片和副本机制提高可用性。当某个节点出现故障时，集群可以自动将请求重定向到其他副本节点。同时，配置合适的哨兵（Sentinel）机制，自动检测主节点故障并进行故障转移。
   • 数据库高可用：采用MySQL主从复制（Master - Slave Replication）或Galera Cluster等技术。主从复制可以将主库的数据变更同步到从库，当主库出现故障时，可以将从库提升为主库继续提供服务。Galera Cluster则提供了多主节点的高可用方案，各个节点之间实时同步数据。

故障恢复机制

1. Redis故障恢复
   • 设计思路：利用Redis持久化机制（RDB和AOF）以及集群和哨兵机制进行故障恢复。RDB持久化定期将内存中的数据快照保存到磁盘，AOF则以日志形式记录每次写操作。哨兵机制用于监控Redis节点状态，当主节点故障时，自动将从节点提升为主节点。
   • 技术实现：
     • 配置Redis开启RDB和AOF持久化。在redis.conf文件中，设置save参数以配置RDB快照保存规则，如save 900 1表示900秒内至少有1个键被修改则进行快照。启用AOF，设置appendonly yes。
     • 配置哨兵，在sentinel.conf文件中设置监控的主节点信息，如sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 2表示监控IP为127.0.0.1，端口为6379的主节点，并且至少需要2个哨兵同意才能进行故障转移。
2. MySQL故障恢复
   • 设计思路：基于MySQL主从复制机制进行故障恢复。当主库故障时，从库可以被提升为主库继续服务，同时可以利用二进制日志（binlog）进行数据恢复。
   • 技术实现：
     • 配置主从复制，在主库的my.cnf文件中，设置server - id（唯一标识），启用二进制日志log - bin。在从库配置文件中，同样设置server - id，并使用CHANGE MASTER TO语句配置主库信息，如CHANGE MASTER TO MASTER_HOST='主库IP', MASTER_USER='复制账号', MASTER_PASSWORD='密码', MASTER_LOG_FILE='主库二进制日志文件名', MASTER_LOG_POS=主库二进制日志位置。
     • 当主库故障时，在从库上执行STOP SLAVE停止从库复制，然后执行RESET MASTER重置主库状态（如果要将从库提升为主库），再重新配置其他从库指向新的主库。同时，可以利用主库的备份和二进制日志进行数据恢复，通过mysqlbinlog工具重放二进制日志。
3. 数据同步恢复
   • 设计思路：在微服务层面，记录数据同步的状态和日志。当Redis或MySQL故障恢复后，根据记录的同步状态，从故障点继续进行数据同步，确保已同步数据的准确性与安全性。
   • 技术实现：
     • 在微服务中，为每次数据同步操作记录一个唯一的标识（如UUID）和同步状态（如已发送、已确认等），可以将这些信息存储在MySQL的一张专门的同步状态表中。
     • 当Redis或MySQL故障恢复后，微服务查询同步状态表，找出未完成同步的操作，重新发起同步请求。在同步过程中，通过数据校验机制（如哈希摘要对比）确保已同步数据的准确性。同时，在同步新数据时，利用数据库事务保证数据的一致性和完整性。