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面试题:分布式系统基于BASE理论的数据一致性修复策略设计

在一个大型分布式社交平台中,用户的粉丝数量和关注列表等数据遵循BASE理论,偶尔会出现数据不一致情况。现要求设计一套数据一致性修复策略,要考虑到不同数据类型(如计数器型的粉丝数量、列表型的关注列表),以及高并发场景下的修复效率和对系统正常运行的影响 。
34.0万 热度难度
后端开发分布式系统

知识考点

AI 面试

面试题答案

一键面试

1. 数据类型分析与修复思路

  • 计数器型(粉丝数量)
    • 日志记录:系统在每次粉丝数量变动时,记录详细的操作日志,包括操作类型(关注/取消关注)、操作时间、操作的用户ID等信息。例如,使用MySQL的二进制日志或者专门设计的日志表来记录这些信息。
    • 定期对账:设定一个定时任务(如每天凌晨低峰时段),通过扫描日志,重新计算每个用户的粉丝数量。具体做法是统计所有关注操作记录数减去所有取消关注操作记录数,得到该用户正确的粉丝数量,然后更新到数据库中。
    • 实时补偿:在高并发场景下,当发现某个用户粉丝数量不一致时(如通过监控系统检测到),可以从当前时间往前追溯一小段时间(如5分钟)的日志记录,快速进行局部重新计算并修正。
  • 列表型(关注列表)
    • 版本控制:为每个用户的关注列表添加版本号。每次关注或取消关注操作时,版本号递增。同时,记录操作日志,日志中包含操作类型、被操作的用户ID以及操作发生时的版本号。
    • 基于版本比对:在修复数据一致性时,比较不同副本或者不同存储节点上关注列表的版本号。如果版本号不一致,以版本号高的为准。对于低版本的关注列表,根据日志中记录的操作,按照版本号顺序依次应用这些操作,将其更新到最新版本。
    • 双向校验:除了版本比对,还可以通过双向校验来确保关注关系的一致性。即A关注B,那么B的粉丝列表中应该有A。在修复时,检查这种双向关系,对于缺失的关系,根据日志进行添加。

2. 高并发场景下的修复效率优化

  • 异步处理:将数据一致性修复任务放入消息队列(如Kafka)中,由专门的消费者线程池进行处理。这样可以避免修复任务直接阻塞系统的正常业务流程,保证在高并发情况下系统的正常运行不受太大影响。
  • 分布式计算:对于大规模数据的修复,可以采用分布式计算框架(如Spark)。将数据按照一定规则(如用户ID哈希)进行分区,并行处理各个分区的数据修复任务,提高修复效率。
  • 缓存辅助:在修复过程中,使用缓存(如Redis)来暂存中间计算结果或者频繁访问的数据。例如,在重新计算粉丝数量时,可以将部分用户的操作记录缓存起来,减少对数据库的频繁读取。

3. 对系统正常运行影响的控制

  • 资源限制:为修复任务分配固定的系统资源,如CPU、内存和数据库连接数。避免修复任务占用过多资源导致系统正常业务无法运行。例如,通过设置线程池的最大线程数、数据库连接池的最大连接数等方式进行资源限制。
  • 监控与预警:建立实时监控系统,对修复任务的执行情况、系统资源使用情况以及业务指标进行监控。当发现修复任务影响到系统正常运行(如响应时间变长、业务请求失败率上升等)时,及时发出预警,并暂停或调整修复任务的执行策略。
  • 灰度发布:在实施新的数据一致性修复策略时,先在一小部分用户(如1%的用户)中进行灰度发布,观察修复策略对系统正常运行的影响。如果没有问题,再逐步扩大到更多用户,直到全量用户。