面试题：Python文件写入多行数据的并发与分布式处理

方案架构

任务分发层：负责将多个节点产生的数据进行收集，并合理分配写入任务给各个工作节点。可以使用消息队列来实现，如RabbitMQ或Kafka。
工作节点层：从任务分发层获取写入任务，对数据进行处理并写入远程文件系统。为确保写入的准确性和一致性，使用文件锁机制。
远程文件系统：采用支持分布式文件锁的系统，如NFS（Network File System）并搭配flock锁机制，或者Ceph等分布式文件系统。

技术组件

消息队列：RabbitMQ是一个轻量级、易于使用的消息队列，提供了可靠的消息传递机制。Kafka则更适合高吞吐量、大规模数据处理场景，具有良好的扩展性。
文件锁：Python的fcntl模块提供了文件锁操作，在类Unix系统下可用于实现文件锁机制，确保同一时间只有一个进程能写入文件。
分布式文件系统：NFS通过网络让不同的机器、不同的操作系统能够共享文件，搭配fcntl的文件锁可实现并发写入控制。Ceph是一个功能强大的分布式文件系统，提供了丰富的一致性保证机制。

关键代码片段

使用RabbitMQ作为消息队列接收数据

import pika

connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('localhost'))
channel = connection.channel()

channel.queue_declare(queue='write_queue')

def callback(ch, method, properties, body):
    # 这里处理接收到的数据并写入文件
    print("Received %r" % body)

channel.basic_consume(queue='write_queue', on_message_callback=callback, auto_ack=True)

print(' [*] Waiting for messages. To exit press CTRL+C')
channel.start_consuming()

文件写入及锁机制

import fcntl
import os

def write_to_file(data, file_path):
    with open(file_path, 'a') as file:
        fcntl.flock(file.fileno(), fcntl.LOCK_EX)  # 获取排他锁
        try:
            file.write(data + '\n')
        finally:
            fcntl.flock(file.fileno(), fcntl.LOCK_UN)  # 释放锁

完整工作节点示例

import pika
import fcntl
import os


def write_to_file(data, file_path):
    with open(file_path, 'a') as file:
        fcntl.flock(file.fileno(), fcntl.LOCK_EX)
        try:
            file.write(data + '\n')
        finally:
            fcntl.flock(file.fileno(), fcntl.LOCK_UN)


connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('localhost'))
channel = connection.channel()

channel.queue_declare(queue='write_queue')


def callback(ch, method, properties, body):
    data = body.decode('utf - 8')
    file_path = 'your_remote_file_path'
    write_to_file(data, file_path)


channel.basic_consume(queue='write_queue', on_message_callback=callback, auto_ack=True)

print(' [*] Waiting for messages. To exit press CTRL+C')
channel.start_consuming()

以上代码仅为示例，实际应用中需要根据具体的远程文件系统配置、消息队列设置等进行调整。例如，连接RabbitMQ可能需要配置用户名、密码、虚拟主机等；对于远程文件系统，要确保其网络连接的稳定性等。

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