【后端开发面试题】每日 3 题（十二）

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📚专栏简介：在这个专栏中，我将会分享后端开发面试中常见的面试题给大家，每天的题目都是独立且随机的，之前的面试题不会影响接下来的学习~
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题目 1: 什么是事务？在数据库中如何保证事务的 ACID 特性？

事务是指一组操作的集合，这些操作要么全部成功执行，要么全部失败回滚，从而保证数据的一致性。事务具有以下四个特性（ACID）：

1. 原子性 (Atomicity)
   事务是一个不可分割的整体，所有操作必须全部完成，否则全部回滚。例如，银行转账操作中，扣款和存款必须同时成功或失败。

2. 一致性 (Consistency)
   事务执行前后，数据库的状态必须保持一致。例如，转账前后账户总金额不变。

3. 隔离性 (Isolation)
   并发事务之间互不干扰，每个事务都像是独立运行的。数据库通过隔离级别（如读未提交、读已提交、可重复读、串行化）来控制并发行为。

4. 持久性 (Durability)
   一旦事务提交，其结果将永久保存到数据库中，即使系统发生故障也不会丢失。

实现方式：

• 使用日志记录（如 Redo Log 和 Undo Log）来支持崩溃恢复。
• 通过锁机制（如行锁、表锁）实现隔离性。
• 数据库引擎（如 MySQL 的 InnoDB）提供了事务管理功能。

题目 2: 如何设计一个高并发的秒杀系统？请简要说明关键点。

秒杀系统需要处理短时间内大量用户的请求，因此设计时需要考虑高并发、低延迟和数据一致性。以下是关键点：

1. 限流与降级

   • 使用限流算法（如令牌桶、漏桶）限制请求速率，防止系统过载。
   • 对非核心功能进行降级处理，确保核心功能可用。

2. 缓存优化

   • 将商品库存信息存储在内存缓存（如 Redis）中，减少数据库压力。
   • 使用分布式锁（如 Redis 的 SETNX）控制库存扣减，避免超卖。

3. 异步处理

   • 将订单生成、支付等耗时操作放入消息队列（如 Kafka、RabbitMQ），异步处理以提高响应速度。

4. 分库分表

   • 对用户和订单数据进行分库分表，提升数据库的读写性能。

5. 前端优化

   • 静态资源使用 CDN 加速。
   • 秒杀按钮通过后端动态控制显示，避免提前暴露接口。

6. 监控与扩容

   • 实时监控系统性能指标（如 QPS、响应时间）。
   • 根据流量动态扩容服务器资源。

题目 3: 什么是负载均衡？常见的负载均衡算法有哪些？

负载均衡是一种将客户端请求分发到多个服务器的技术，用于提高系统的可用性和扩展性。它通常由硬件设备（如 F5）或软件工具（如 Nginx、HAProxy）实现。

常见的负载均衡算法：

1. 轮询 (Round Robin)
   按顺序将请求分配给服务器，适合服务器性能相近的场景。

2. 加权轮询 (Weighted Round Robin)
   根据服务器的权重分配请求，权重高的服务器处理更多请求。

3. 最少连接 (Least Connections)
   将请求分配给当前连接数最少的服务器，适合处理时间不均的场景。

4. 哈希算法 (Hashing)
   根据请求的特征（如 IP 地址、URL）计算哈希值，将请求固定分配到某台服务器，常用于会话保持。

5. 随机分配 (Random)
   随机选择一台服务器处理请求，适合服务器性能相近的场景。

应用场景：

• 在 Web 应用中，使用负载均衡分发用户请求到多个应用服务器。
• 在微服务架构中，使用负载均衡分发服务调用请求。
• 在数据库集群中，使用负载均衡分发查询请求。