计算机基础

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高可用类场景题 ​

概述 ​

高可用（High Availability, HA）是衡量系统可靠性的重要指标。本类别涵盖容灾、降级、灰度发布等保障系统稳定性的核心技术。

核心知识点 ​

高可用架构 ​

  • 主从架构
  • 主备架构
  • 异地多活
  • 同城双活

容错机制 ​

  • 故障检测
  • 自动切换
  • 熔断降级
  • 限流保护

发布策略 ​

  • 蓝绿部署
  • 灰度发布
  • 金丝雀发布
  • 滚动更新

题目列表 ​

如何设计异地多活架构 ​

难度: 专家
标签: 异地多活、数据同步、流量调度
考察点: 架构设计、数据一致性、容灾能力

异地多活是最高等级的容灾方案，需要在多个地域同时提供服务。

核心难点:

  • 如何实现数据同步？
  • 如何调度流量？
  • 如何解决数据冲突？
  • 如何保证一致性？

技术方案:

  • 数据同步（DTS、Canal）
  • 流量调度（DNS、GSLB）
  • 冲突解决（Last Write Wins、CRDTs）
  • 最终一致性

相关技术栈:

如何设计服务降级系统 ​

难度: 高级
标签: 降级策略、熔断、限流
考察点: 降级设计、自动化、监控

服务降级是保护核心系统的重要手段，在系统压力大时主动放弃非核心功能。

核心难点:

  • 如何识别核心链路？
  • 如何自动降级？
  • 如何降级非核心功能？
  • 如何快速恢复？

技术方案:

  • 降级开关
  • 熔断器（Hystrix、Sentinel）
  • 限流保护
  • 服务分级

相关技术栈:

如何设计灰度发布系统 ​

难度: 高级
标签: 灰度发布、流量切分、回滚
考察点: 发布策略、风险控制

灰度发布通过逐步放量降低新版本上线风险。

核心难点:

  • 如何切分流量？
  • 如何监控效果？
  • 如何快速回滚？
  • 如何自动化灰度？

技术方案:

  • 流量切分（按用户、按比例）
  • 版本管理
  • 监控验证
  • 自动回滚

相关技术栈:

如何设计数据备份与恢复 ​

难度: 高级
标签: 数据备份、灾难恢复、RPO/RTO
考察点: 备份策略、恢复能力

数据备份是容灾的基础，需要在成本和恢复能力间权衡。

核心难点:

  • 如何设计备份策略？
  • 如何保证备份可用？
  • 如何快速恢复？
  • 如何验证备份？

技术方案:

  • 全量备份 + 增量备份
  • 冷备份 vs 热备份
  • PITR（Point-In-Time Recovery）
  • 异地容灾

相关技术栈:

如何实施混沌工程 ​

难度: 专家
标签: 故障注入、容错验证、韧性
考察点: 混沌实验、故障恢复

混沌工程通过主动注入故障验证系统的容错能力。

核心难点:

  • 如何设计混沌实验？
  • 如何控制爆炸半径？
  • 如何自动验证恢复？
  • 如何常态化演练？

技术方案:

  • 故障注入（网络、CPU、内存、磁盘）
  • 爆炸半径控制
  • 自动回滚
  • 常态化演练

相关技术栈:

学习路径 ​

初学者（P5-P6） ​

推荐顺序：

  1. 数据备份与恢复 → 理解容灾基础
  2. 服务降级 → 学习降级策略
  3. 灰度发布 → 掌握发布流程

进阶者（P6-P7） ​

推荐顺序：

  1. 异地多活 → 理解高可用架构
  2. 完整的降级系统 → 自动化降级
  3. 灰度发布系统 → 风险控制

高级工程师（P7-P8） ​

推荐顺序：

  1. 大规模异地多活 → 全球化部署
  2. 混沌工程实践 → 韧性建设
  3. 全链路压测 → 容量规划

技术要点总结 ​

高可用等级 ​

等级可用性年故障时间实现方案
2个999%3.65天单机部署
3个999.9%8.76小时主从架构
4个999.99%52.56分钟同城双活
5个999.999%5.26分钟异地多活

容灾级别 ​

级别RTORPO成本方案
冷备小时级小时级低定期备份
温备分钟级分钟级中主从同步
热备秒级秒级高双活架构
多活00极高异地多活

降级策略 ​

策略说明示例
功能降级关闭非核心功能关闭推荐、评论
服务降级降低服务质量降低搜索精度
读降级返回兜底数据返回缓存数据
写降级异步处理日志异步写入

常见问题 ​

Q: 如何计算系统可用性？ ​

A:

可用性 = MTBF / (MTBF + MTTR)

MTBF: 平均故障间隔时间
MTTR: 平均故障恢复时间

例如：
MTBF = 30天 = 720小时
MTTR = 1小时
可用性 = 720 / (720 + 1) = 99.86%

Q: 异地多活如何解决数据冲突？ ​

A:

  • 避免冲突：按地域分片，同一数据只在一个地域可写
  • Last Write Wins：按时间戳，最后写入的生效
  • CRDTs：冲突无关数据结构
  • 手动介入：记录冲突，人工处理

Q: 如何选择降级策略？ ​

A:

  1. 识别核心链路：确定必须保证的功能
  2. 分级服务：P0核心、P1重要、P2普通
  3. 制定降级预案：每个服务的降级方案
  4. 演练验证：定期演练降级流程

相关技术栈 ​

面试技巧 ​

回答框架 ​

  1. 理解需求（2分钟）

    • 可用性目标（几个9）
    • 业务影响
    • 成本约束

  2. 架构设计（10分钟）

    • 部署架构
    • 容灾方案
    • 降级策略
    • 监控告警

  3. 细节讨论（8分钟）

    • 故障检测
    • 自动切换
    • 数据一致性
    • 恢复验证

  4. 成本分析（5分钟）

    • 资源成本
    • 维护成本
    • ROI分析

提示：高可用设计的核心是权衡。更高的可用性意味着更高的成本，要根据业务价值选择合适的方案。面试中要能说清楚不同方案的成本和收益。

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