面试题：Node.js静态资源服务器在复杂场景下的架构设计与安全考量

服务器架构设计

高并发处理：
- 使用Node.js的事件驱动和非阻塞I/O模型：Node.js天生适合处理高并发，它基于事件循环机制，能够在不阻塞主线程的情况下处理多个I/O操作。例如，在读取静态文件时，文件系统的读取操作是异步的，不会占用主线程资源，主线程可以继续处理其他请求。
- 连接池：对于频繁访问的文件，使用连接池技术缓存文件描述符。当有请求到来时，优先从连接池中获取文件描述符进行操作，减少打开文件的开销。
- 集群模式：利用Node.js的cluster模块，将服务器进程分为一个主进程和多个工作进程。主进程负责监听端口并将请求均匀分配给工作进程，工作进程处理具体的请求。这样可以充分利用多核CPU的性能，提高并发处理能力。
文件存储结构设计：
- 分层存储：根据文件的访问频率和重要性进行分层。例如，将经常访问的热数据存储在高性能的固态硬盘（SSD）上，而将访问频率较低的冷数据存储在大容量但性能相对较低的机械硬盘（HDD）上。
- 目录结构优化：采用树形目录结构，按照文件类型（如图片、CSS、JavaScript等）进行分类存储。例如，/static/images/存放图片，/static/css/存放样式文件等。同时，对于大量相似类型的文件，可以进一步按照日期、用户等维度进行细分，以提高文件查找效率。
- 使用分布式文件系统（可选）：对于海量静态资源，可以考虑使用分布式文件系统，如Ceph、GlusterFS等。这些分布式文件系统能够将文件分散存储在多个节点上，提供高可用性和扩展性，同时也有助于提高并发访问性能。
负载均衡实现方式：
- 硬件负载均衡器：可以使用F5 Big - IP等硬件负载均衡设备。它通过检测服务器的健康状态，将客户端请求按照一定的算法（如轮询、加权轮询、最少连接数等）分配到不同的静态资源服务器上。硬件负载均衡器具有高性能、高可靠性的特点，但成本较高。
- 软件负载均衡：
  - Nginx：Nginx是一款高性能的Web服务器和反向代理服务器，也可以用作负载均衡器。通过配置upstream模块，Nginx可以将请求转发到多个后端的Node.js静态资源服务器。例如：

upstream static_servers {
    server 192.168.1.10:8080;
    server 192.168.1.11:8080;
    server 192.168.1.12:8080;
    # 可以根据服务器性能设置权重
    server 192.168.1.13:8080 weight = 2; 
}
server {
    listen 80;
    location / {
        proxy_pass http://static_servers;
    }
}

 - **Node.js集群模块**：如前文提到，Node.js自身的cluster模块可以在单个服务器内实现负载均衡，将请求分配到不同的工作进程。

安全问题及解决方案

防止文件泄露：
- 路径验证：在处理文件请求时，严格验证请求的路径。确保请求的文件路径在允许的静态资源目录范围内，防止通过恶意构造路径访问到系统其他敏感文件。例如，使用path.normalize方法规范化请求路径，然后与允许的根目录进行比较。
- 权限控制：设置文件和目录的适当权限。对于静态资源文件，只赋予读取权限，避免文件被意外修改或删除。同时，确保运行Node.js服务器的用户没有过高的系统权限，防止攻击者利用服务器漏洞获取系统权限进而访问其他文件。
抵御常见网络攻击：
- DDoS攻击：
  - 流量清洗：使用专业的DDoS防护服务，如阿里云的DDoS高防IP等。这些服务可以检测并清洗异常流量，将正常流量转发到服务器。
  - 限流：在Node.js服务器端设置请求速率限制，防止单个IP或客户端在短时间内发送大量请求。可以使用express-rate-limit等中间件实现，例如：

const rateLimit = require('express - rate - limit');
const limiter = rateLimit({
    windowMs: 15 * 60 * 1000, // 15分钟
    max: 100, // 每个IP在15分钟内最多100个请求
    message: 'Too many requests from this IP, please try again later.'
});
app.use(limiter);

SQL注入（虽然是静态资源服务器，但可能存在相关风险）：由于静态资源服务器一般不涉及数据库查询，但如果服务器有用户认证等功能与数据库交互，要使用参数化查询或ORM（对象关系映射）技术。例如，在使用MySQL数据库时，使用mysql2模块的execute方法进行参数化查询：

const mysql = require('mysql2');
const connection = mysql.createConnection({
    host: 'localhost',
    user: 'user',
    password: 'password',
    database: 'database'
});
const query = 'SELECT * FROM users WHERE username =? AND password =?';
const values = ['user1', 'password1'];
connection.execute(query, values, (err, results, fields) => {
    if (err) throw err;
    console.log(results);
});

XSS攻击：对于用户输入内容进行严格的过滤和转义。如果静态资源服务器允许用户上传内容（如图片描述等），使用DOMPurify等库对用户输入进行清理，防止恶意脚本注入。

const DOMPurify = require('dompurify');
const clean = DOMPurify.sanitize('<script>alert("XSS")</script>');
console.log(clean); // 输出：&lt;script&gt;alert(&quot;XSS&quot;)&lt;/script&gt;

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