面试题：Go语言RWMutex在复杂并发场景下的设计与实现

设计思路

故障检测与恢复：使用心跳机制来检测节点是否存活。每个节点定期向其他节点发送心跳消息，若一段时间内未收到某个节点的心跳，则判定该节点故障。对于故障节点，系统需要重新分配读写任务，确保数据的可用性。
数据同步：在节点故障恢复或新节点加入时，需要进行数据同步。可以使用日志（如raft日志）记录所有对共享数据的操作，新节点通过回放日志来达到数据一致状态。
网络波动处理：在网络波动时，使用重试机制。如果读写操作因为网络问题失败，在一定时间间隔后重试，直到操作成功或达到最大重试次数。同时，为防止长时间占用锁导致其他节点饥饿，对锁的获取设置超时时间。

涉及的数据结构

NodeInfo：用于存储节点的基本信息，如节点ID、地址等。

type NodeInfo struct {
    NodeID string
    Address string
}

Heartbeat：用于心跳消息的结构体。

type Heartbeat struct {
    NodeID string
    Timestamp int64
}

LogEntry：用于记录操作日志。

type LogEntry struct {
    Index int
    Term int
    Operation string // 如 "read" 或 "write"
    Data interface{}
}

SharedData：共享数据结构，包含数据和读写锁。

type SharedData struct {
    Data interface{}
    RWMutex sync.RWMutex
}

关键代码片段

心跳检测

func heartbeatSender(node NodeInfo, peers []NodeInfo) {
    for {
        for _, peer := range peers {
            if peer.NodeID != node.NodeID {
                // 发送心跳消息给peer
                // 这里简化为打印，实际使用网络通信
                fmt.Printf("Sending heartbeat to %s from %s\n", peer.NodeID, node.NodeID)
            }
        }
        time.Sleep(time.Second)
    }
}

func heartbeatReceiver(node NodeInfo, peers []NodeInfo) {
    heartbeats := make(map[string]int64)
    for {
        for _, peer := range peers {
            if peer.NodeID != node.NodeID {
                // 模拟接收心跳消息，这里简化为直接更新时间戳
                heartbeats[peer.NodeID] = time.Now().Unix()
            }
        }
        for id, timestamp := range heartbeats {
            if time.Now().Unix() - timestamp > 5 { // 5秒未收到心跳，判定节点故障
                fmt.Printf("Node %s is down\n", id)
                // 进行故障处理，如重新分配任务
            }
        }
        time.Sleep(time.Second)
    }
}

读写操作

func readData(sharedData *SharedData) {
    sharedData.RWMutex.RLock()
    defer sharedData.RWMutex.RUnlock()
    // 读取数据操作
    fmt.Printf("Reading data: %v\n", sharedData.Data)
}

func writeData(sharedData *SharedData, newData interface{}) {
    sharedData.RWMutex.Lock()
    defer sharedData.RWMutex.Unlock()
    // 写入数据操作
    sharedData.Data = newData
    fmt.Printf("Writing data: %v\n", sharedData.Data)
}

数据同步

// 假设这里有一个函数用于获取日志
func getLogEntries() []LogEntry {
    // 实际应从持久化存储获取日志
    return []LogEntry{}
}

func syncData(sharedData *SharedData) {
    entries := getLogEntries()
    for _, entry := range entries {
        sharedData.RWMutex.Lock()
        if entry.Operation == "write" {
            sharedData.Data = entry.Data
        }
        sharedData.RWMutex.Unlock()
    }
}

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面试题：Go语言RWMutex在复杂并发场景下的设计与实现

知识考点

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设计思路

涉及的数据结构

关键代码片段