1.外卖单子只能被一个骑手接单
这是一个典型的分布式锁问题。可以采用以下几种方案:
- 基于Redis的分布式锁:
- 使用Redis的SETNX命令尝试获取锁
- 设置合理的锁超时时间,防止死锁
- 使用Lua脚本保证原子性操作
- 考虑Redis集群环境下的一致性问题
- 基于Zookeeper的分布式锁:
- 创建临时顺序节点
- 获取所有子节点并排序
- 判断自己创建的节点是否为当前子节点中序号最小的节点
- 是则获取到锁,否则对前一个节点注册watcher
- 基于数据库的乐观锁:
- 订单表增加version字段
- UPDATE时增加version条件
- 失败则重试
- 基于消息队列:
- 将订单消息发送到队列
- 骑手消费消息,保证单一消费
最终选择哪种方案,需要根据系统的具体需求和架构来权衡。一般来说,Redis方案在性能和实现复杂度上较为均衡。
2.文件快速下发到 100w 个服务器
这需要考虑网络带宽、服务器负载等多方面因素。可以采用以下策略:
- CDN分发:
- 将文件上传到CDN
- 服务器从就近的CDN节点下载
- 充分利用CDN的分布式特性
- P2P分发:
- 将服务器分组,每组选择一个种子服务器
- 种子服务器从源站获取文件
- 组内其他服务器通过P2P方式从种子服务器获取
- 分布式文件系统:
- 使用HDFS等分布式文件系统存储文件
- 服务器挂载分布式文件系统
- 文件自动同步到各节点
- 多级缓存:
- 设置省级、市级缓存节点
- 采用树状结构逐级分发
- 增量更新:
- 仅传输文件的变化部分
- 使用rsync等工具
实践中通常会综合使用多种方案,如CDN+P2P。同时要考虑失败重试、断点续传等机制。
3.IP 段快速分组查询
这个问题可以使用**前缀树(Trie树)**来高效解决:
- 构建前缀树:
- 每个IP段作为一个前缀插入树中
- 叶子节点存储组信息
- 查询过程:
- 将IP转换为二进制
- 从根节点开始,根据二进制位遍历树
- 遇到叶子节点则找到对应组
- 优化:
- 使用压缩前缀树减少内存占用
- 考虑缓存热点IP的查询结果
- 持久化:
- 将前缀树序列化到文件或数据库
- 系统启动时快速加载
- 动态更新:
- 支持在线新增、删除、修改IP段
- 考虑更新操作的原子性
这种方案的时间复杂度是O(n),非常适合大规模、高并发的IP查询场景。
4.TOP K 问题
对于10亿个数找最大的10个,可以采用以下方案:
- 分治 + 小顶堆:
- 将数据分成1000份,每份100万个数
- 每份使用小顶堆维护TOP 10
- 最后合并1000个堆的结果
- 在使用小顶堆查询最大的10个
- MapReduce:
- Map阶段:每个节点维护局部TOP 10
- Reduce阶段:合并所有局部结果
对于10万个单词找重复次数最高的10个:
- HashMap + 小顶堆:
- 用 HashMap 统计频率
- 用小顶堆维护 TOP 10
- Trie树:
- 用Trie树存储单词
- 叶子节点记录频率
- 遍历叶子节点找TOP 10
- 外部排序:
- 如果内存不足,先进行外部排序
- 再扫描排序后的文件统计频率
实际应用中,需要根据数据规模、内存限制等因素选择合适的算法。
5.微信发红包API设计
- 红包分配算法:
-
二倍均值法:每次随机金额的上限是剩余平均值的2倍- 保证了每次抽取的金额不会过大,不会导致后面的人没钱可分
- 计算当前剩余金额的平均值: avg = 剩余金额 / 剩余人数
- 设置本次抽取金额的上限为平均值的2倍: max = avg * 2
- 在 [0.01, max] 范围内随机抽取金额
-
线段切割法:将金额看做线段,随机切割- 生成 n-1 个随机数(n为红包数量),表示切割点
- 将这些随机数从小到大排序
- 计算每两个切割点之间的距离,作为每个红包的金额
- 数据一致性:
- 使用分布式事务确保扣款、红包生成、领取的一致性
- 考虑使用TCC模式处理分布式事务
- 高并发处理:
- 使用缓存(如Redis)存储红包信息
- 采用乐观锁防止超发
- 考虑使用队列削峰
- 防作弊机制:
- 限制单个用户领取次数
- 根据用户画像调整概率
- 可用性设计:
- 服务降级:金额校验失败时先发放,异步校正
- 熔断:检测到异常时快速失败
- 限流:控制接口调用频率
- 监控告警:
- 监控红包池余额
- 监控系统QPS、响应时间等指标
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