面试题：分布式系统里基于分布式锁的分布式事务，面对网络分区如何保证事务最终一致性

Question

在复杂的分布式系统环境下，网络分区是不可避免的问题。当基于分布式锁的分布式事务遭遇网络分区时，怎样设计机制确保事务最终能够达到一致性状态，详细说明整体架构设计、数据同步策略以及可能面临的挑战和应对方案。

Answer 1

整体架构设计

1. 分布式锁服务：采用如 ZooKeeper 或 etcd 等可靠的分布式协调服务来实现分布式锁。这些服务自身具备高可用性和一致性保障机制，能够在网络分区等故障情况下，依然维持锁的一致性。例如，ZooKeeper 通过 Zab 协议保证数据的一致性和顺序性，etcd 使用 Raft 协议来实现强一致性。
2. 事务协调者：引入一个全局的事务协调者，负责管理和协调分布式事务。它与分布式锁服务交互获取和释放锁，同时协调各个参与事务的节点。事务协调者可以基于微服务架构实现，以提高可扩展性和容错性。
3. 事务参与者：各个涉及事务操作的节点作为事务参与者，在事务协调者的指挥下进行本地事务处理，并向事务协调者反馈事务执行状态。

数据同步策略

1. 同步日志：每个事务参与者在执行本地事务时，将事务操作记录到本地的同步日志中。这些日志包含了事务的详细信息，如操作类型、数据变更等。
2. 异步复制：采用异步复制机制将本地同步日志发送到其他副本节点。在网络分区恢复后，副本节点可以根据接收到的日志进行数据同步，以达到一致性状态。例如，可以使用基于消息队列（如 Kafka）的异步复制方式，将日志消息发送到对应的副本节点。
3. 版本控制：为每个数据对象引入版本号，每次数据变更时版本号递增。在数据同步过程中，通过比较版本号来判断数据是否为最新版本，避免覆盖更新。

可能面临的挑战及应对方案

1. 网络分区导致锁持有节点失联：
   • 应对方案：在分布式锁服务中设置锁的租约时间。当持有锁的节点在租约时间内未续约时，锁服务自动释放锁，允许其他节点重新获取锁。同时，事务协调者在检测到持有锁的节点失联后，主动发起锁的重新获取流程。
2. 数据同步冲突：
   • 应对方案：除了版本控制外，采用冲突检测和解决机制。例如，当副本节点在同步数据时发现冲突，将冲突信息反馈给事务协调者。事务协调者根据预定义的冲突解决策略（如以最新更新为准、人工介入等）来处理冲突，确保数据一致性。
3. 事务协调者单点故障：
   • 应对方案：对事务协调者进行多副本部署，采用主从模式或分布式一致性算法（如 Raft）来保证高可用性。当主事务协调者出现故障时，从节点能够自动选举出新的主节点继续提供服务，确保事务管理的连续性。