面试题：Node.js 微服务架构下跨服务错误分类与统一解决方案

Question

在一个使用 Node.js 构建的微服务架构系统中，不同服务之间通过消息队列或 RESTful API 进行通信。请阐述如何对跨服务调用过程中产生的错误进行分类，以及设计一套统一的错误处理解决方案，确保系统的稳定性和可维护性。要求从错误检测、错误传递、错误处理等多个方面进行详细说明，并考虑性能和可扩展性因素。

Answer 1

错误分类

1. 网络错误：
   • 连接超时：在通过 RESTful API 或消息队列进行通信时，由于网络延迟或服务器负载过高，连接未能在规定时间内建立。
   • 网络中断：通信过程中网络突然断开，导致数据传输失败。
2. 业务逻辑错误：
   • 参数错误：服务接收到的参数不符合预期格式或范围，例如在 RESTful API 中请求体缺少必要字段，或消息队列中消息格式不正确。
   • 数据冲突：多个服务对同一资源进行操作时产生冲突，比如同时修改数据库中的同一记录。
3. 系统错误：
   • 服务不可用：目标微服务由于崩溃、资源耗尽等原因无法响应请求。
   • 内部错误：微服务内部代码出现异常，如未处理的异常导致程序崩溃。

错误检测

1. RESTful API：
   • 在 Express 等框架中使用中间件进行参数校验，例如使用 express - validator 库。在路由处理函数之前对请求参数进行验证，如果参数不合法，立即返回错误响应。
   • 捕获请求处理过程中的异常，使用 try - catch 块包裹业务逻辑代码，捕获内部错误并返回相应错误信息。
2. 消息队列：
   • 在消息消费者端，对接收的消息进行格式验证，确保消息符合预定的模式。可以使用 JSON Schema 等工具验证 JSON 格式的消息。
   • 监听消息队列连接状态，若连接出现异常（如断开、重连失败等），及时抛出网络错误。

错误传递

1. RESTful API：
   • 在响应头中设置合适的状态码，如 400 表示参数错误，500 表示内部服务器错误等。
   • 在响应体中包含详细的错误信息，如错误码、错误描述等。错误码可以帮助前端或其他服务快速定位问题类型，错误描述则提供更详细的问题说明。
2. 消息队列：
   • 如果消息处理失败，将错误信息封装成新的消息发送到专门的错误队列中，同时在原消息属性中标记错误状态。
   • 可以在错误消息中包含原消息的相关信息，如消息 ID、发送时间等，方便追踪问题。

错误处理

1. 全局错误处理：
   • 在 Node.js 应用中，使用全局异常处理中间件（如 Express 的 app.use((err, req, res, next) => {})）捕获所有未处理的异常，统一返回错误响应。
   • 在消息队列消费者应用中，设置全局错误处理机制，捕获消息处理过程中的所有异常，避免应用崩溃。
2. 重试机制：
   • 对于一些由于网络波动等临时性原因导致的错误，如连接超时、网络中断等，可以采用重试机制。使用 async - retry 库，设置重试次数和重试间隔时间。
   • 在重试时，根据错误类型进行不同的处理，例如对于连接超时错误，适当增加重试间隔时间，避免频繁重试导致网络拥塞。
3. 监控与报警：
   • 集成监控工具，如 Prometheus 和 Grafana，收集错误相关指标，如错误率、错误类型分布等。
   • 配置报警机制，当错误率超过一定阈值或特定类型错误频繁出现时，通过邮件、短信等方式通知运维人员。

性能和可扩展性考虑

1. 性能：
   • 尽量减少错误处理过程中的额外开销，如避免在错误处理中进行复杂的计算或数据库查询。
   • 对于重试机制，合理设置重试间隔时间和重试次数，避免过度重试影响系统性能。
2. 可扩展性：
   • 错误处理机制应该易于扩展，当新增微服务或业务逻辑时，能够方便地集成到现有错误处理体系中。
   • 采用分布式日志系统，如 ELK Stack，方便在大规模微服务架构中统一管理和查询错误日志，提高故障排查效率。