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面试题:Go匿名函数在高并发分布式系统中的应用与优化

假设你正在设计一个高并发的分布式文件存储系统,在该系统中,客户端会向多个存储节点并发上传文件切片。请使用Go语言的匿名函数设计一个机制,实现以下功能: 1. 对每个上传任务进行进度跟踪,能够实时反馈每个切片的上传进度。 2. 当某个节点上传失败时,能够自动将该切片重新分配到其他可用节点继续上传,同时不影响其他切片的正常上传。 3. 优化整个并发上传过程,以提高系统的整体性能和资源利用率。请详细描述设计思路,并给出关键部分的代码示例。
22.7万 热度难度
编程语言Go

知识考点

AI 面试

面试题答案

一键面试

设计思路

  1. 进度跟踪:使用一个结构体来记录每个切片的上传进度,通过一个全局的映射来存储所有切片的进度信息。在上传过程中,不断更新这个映射。
  2. 失败重试:利用Go语言的goroutine和channel来管理上传任务。当某个goroutine检测到上传失败时,通过channel通知调度器,调度器将该切片重新分配到其他可用节点。
  3. 性能优化
    • 限制并发数,避免过多的并发请求导致资源耗尽。可以使用sync.Semaphore来控制并发数。
    • 使用连接池来管理与存储节点的连接,减少连接建立和销毁的开销。

关键部分代码示例

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
    "time"
)

// 定义切片上传任务
type UploadTask struct {
    sliceID  int
    nodeID   int
    progress float32
}

// 全局变量
var (
    taskProgressMap = make(map[int]float32)
    availableNodes  = []int{1, 2, 3, 4}
    semaphore       = make(chan struct{}, 5) // 限制并发数为5
    wg              sync.WaitGroup
)

func uploadSlice(task UploadTask, done chan<- bool) {
    defer wg.Done()
    semaphore <- struct{}{} // 获取信号量
    defer func() { <-semaphore }() // 释放信号量

    fmt.Printf("开始上传切片 %d 到节点 %d\n", task.sliceID, task.nodeID)
    for i := 0; i < 100; i++ {
        time.Sleep(50 * time.Millisecond)
        task.progress = float32(i) / 100
        taskProgressMap[task.sliceID] = task.progress
        fmt.Printf("切片 %d 上传进度: %.2f%%\n", task.sliceID, task.progress*100)
    }

    // 模拟上传失败
    if task.sliceID%3 == 0 {
        fmt.Printf("切片 %d 上传到节点 %d 失败\n", task.sliceID, task.nodeID)
        done <- false
        return
    }
    fmt.Printf("切片 %d 上传到节点 %d 成功\n", task.sliceID, task.nodeID)
    done <- true
}

func scheduler(tasks []UploadTask) {
    for _, task := range tasks {
        done := make(chan bool)
        wg.Add(1)
        go uploadSlice(task, done)

        go func() {
            success := <-done
            if!success {
                // 重新分配任务
                newNode := availableNodes[(task.nodeID+1)%len(availableNodes)]
                newTask := UploadTask{
                    sliceID:  task.sliceID,
                    nodeID:   newNode,
                    progress: 0,
                }
                fmt.Printf("重新分配切片 %d 到节点 %d\n", task.sliceID, newNode)
                wg.Add(1)
                go uploadSlice(newTask, done)
            }
        }()
    }
    wg.Wait()
}

func main() {
    tasks := []UploadTask{
        {sliceID: 1, nodeID: 1, progress: 0},
        {sliceID: 2, nodeID: 2, progress: 0},
        {sliceID: 3, nodeID: 3, progress: 0},
    }
    scheduler(tasks)
}

代码说明

  1. UploadTask结构体:用于表示一个切片的上传任务,包含切片ID、节点ID和上传进度。
  2. taskProgressMap:全局映射,用于存储每个切片的上传进度。
  3. availableNodes:存储所有可用的节点ID。
  4. semaphore:用于限制并发数的channel。
  5. uploadSlice函数:负责单个切片的上传,在上传过程中更新进度,并模拟上传失败的情况。
  6. scheduler函数:调度器,负责启动所有上传任务,并处理上传失败时的重新分配。
  7. main函数:创建一些示例任务并启动调度器。