面试题：Go语言扇入扇出模式与分布式系统架构的融合

架构设计思路

1. 扇入扇出模式理解

扇入（Fan - In）是指多个输入源的数据被合并到一个处理单元，扇出（Fan - Out）则是指一个输入源的数据被分发到多个处理单元。在Go语言中，常通过goroutine和channel实现这种模式。例如，多个goroutine可以向同一个channel发送数据（扇入），一个goroutine可以向多个channel发送数据（扇出）。

2. 分布式架构设计

数据分区：使用一致性哈希算法将数据分布到不同的节点上。这样可以确保数据在节点间均衡分布，并且在节点加入或退出时，数据迁移量相对较小。例如，通过计算数据的哈希值，将其映射到一个哈希环上，根据节点在环上的位置来确定数据的归属节点。
扇入扇出实现：
- 扇入：在每个节点上，创建一个或多个goroutine来接收来自不同数据源（如其他节点、消息队列等）的数据，并将数据发送到一个统一的channel。这个channel作为扇入的汇聚点，后续的处理逻辑从该channel读取数据进行处理。
- 扇出：处理完的数据可以通过多个goroutine发送到不同的目的地，如其他节点进行进一步处理、写入数据库等。这些目的地可以通过不同的channel来标识。

3. 数据一致性处理

使用分布式共识算法：如Raft或Paxos算法，确保数据在多个副本之间的一致性。当数据发生变化时，通过共识算法选举出领导者节点，由领导者节点负责协调数据的更新，并确保所有副本节点的数据一致。
版本控制：为每个数据项添加版本号。当节点更新数据时，版本号递增。在读取数据时，通过比较版本号来判断数据是否是最新的。如果版本号不一致，可以从其他节点获取最新版本的数据。

4. 节点故障处理

心跳检测：每个节点定期向其他节点发送心跳消息，以表明自己的存活状态。如果一个节点在一定时间内没有收到某个节点的心跳消息，则认为该节点发生故障。
故障转移：当检测到某个节点故障时，系统需要重新分配该节点负责的数据。可以通过一致性哈希算法重新计算数据的归属节点，并将数据从其他副本节点迁移到新的负责节点。同时，更新系统的元数据，记录节点状态和数据分布的变化。

关键代码片段

1. 扇入示例

package main

import (
    "fmt"
)

func fanIn(channels...<-chan int) <-chan int {
    var wg sync.WaitGroup
    out := make(chan int)

    // 为每个输入channel启动一个goroutine
    for _, ch := range channels {
        wg.Add(1)
        go func(c <-chan int) {
            defer wg.Done()
            for val := range c {
                out <- val
            }
        }(ch)
    }

    // 所有goroutine完成后关闭输出channel
    go func() {
        wg.Wait()
        close(out)
    }()

    return out
}

2. 扇出示例

func fanOut(in <-chan int, num int) []<-chan int {
    var channels []<-chan int
    for i := 0; i < num; i++ {
        ch := make(chan int)
        go func(c chan<- int) {
            for val := range in {
                c <- val
            }
            close(c)
        }(ch)
        channels = append(channels, ch)
    }
    return channels
}

3. 简单的心跳检测示例

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func heartbeat(nodeID int, heartbeatInterval time.Duration, stopCh chan struct{}) {
    ticker := time.NewTicker(heartbeatInterval)
    defer ticker.Stop()

    for {
        select {
        case <-ticker.C:
            fmt.Printf("Node %d is alive\n", nodeID)
        case <-stopCh:
            return
        }
    }
}

以上代码片段展示了扇入扇出模式在Go语言中的基本实现以及简单的心跳检测机制，在实际的分布式系统设计中，还需要结合具体的分布式共识算法库（如etcd用于Raft算法实现）等进行更完善的设计。

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