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NATS面试题

Salmon2026/1/15大约 6 分钟

NATS面试题

基础概念

1. 什么是 NATS？它有什么特点？

答案：

NATS 是一个开源的、轻量级、高性能的云原生消息系统，使用 Go 语言开发。

主要特点：

  • 极致简单：零配置启动，简洁的 API
  • 超高性能：单服务器可处理数百万消息/秒，微秒级延迟
  • 云原生：原生支持 Kubernetes，支持多种部署模式
  • 多语言支持：Go、Java、Python、JavaScript 等
  • 轻量级：内存占用小，二进制文件仅几 MB

2. NATS 支持哪些消息模式？

答案：

NATS 支持三种核心消息模式：

  1. 发布/订阅（Pub/Sub）

    • 发布者发送消息到主题
    • 所有订阅该主题的订阅者都会收到消息
    • 一对多通信

  2. 请求/响应（Request/Reply）

    • 同步的请求-响应模式
    • 请求者发送请求并等待响应
    • 适用于 RPC 场景

  3. 队列组（Queue Groups）

    • 负载均衡模式
    • 同一队列组中只有一个订阅者会收到消息
    • 适用于任务分发

3. NATS Core 和 JetStream 有什么区别？

答案：

特性NATS CoreJetStream
消息持久化不支持支持
消息保证At-most-onceAt-least-once / Exactly-once
消息重放不支持支持
消费者管理无支持
适用场景实时通信需要可靠性的场景

4. NATS 的通配符有哪些？如何使用？

答案：

NATS 支持两种通配符：

  1. 单级通配符（*）

    • 匹配单个层级中的任意字符
    • 可以放在任意位置
    • 示例：orders.*.new 匹配 orders.us.new、orders.eu.new

  2. 多级通配符（>）

    • 匹配一个或多个层级
    • 只能放在主题末尾
    • 示例：orders.> 匹配 orders.us、orders.us.new、orders.eu.shipped

JetStream

5. JetStream 的 Stream 和 Consumer 是什么关系？

答案：

  • Stream 是消息的存储容器，定义了消息的存储策略和保留规则
  • Consumer 定义了如何从 Stream 中消费消息

关系：

  • 一个 Stream 可以有多个 Consumer
  • 每个 Consumer 独立维护消费位置
  • Consumer 可以是 Push 或 Pull 模式

6. Push Consumer 和 Pull Consumer 的区别？

答案：

Push Consumer：

  • 服务器主动推送消息给消费者
  • 需要指定 DeliverSubject
  • 适合实时性要求高的场景
  • 可能产生慢消费者问题

Pull Consumer：

  • 消费者主动拉取消息
  • 可以控制消费速度
  • 适合批量处理场景
  • 更容易实现背压控制
// Push Consumer
js.Subscribe("orders.*", handler, nats.Durable("push-consumer"))

// Pull Consumer
sub, _ := js.PullSubscribe("orders.*", "pull-consumer")
msgs, _ := sub.Fetch(10)

7. JetStream 如何保证消息不丢失？

答案：

  1. 发布确认：发布消息后等待服务器确认

    ack, err := js.Publish("subject", data)

  2. 消息持久化：消息存储到磁盘

    js.AddStream(&nats.StreamConfig{
    Storage: nats.FileStorage,
})

  3. 副本机制：多副本存储

    js.AddStream(&nats.StreamConfig{
    Replicas: 3,
})

  4. 消费确认：消费者处理后确认

    msg.Ack()

8. JetStream 的保留策略有哪些？

答案：

  1. LimitsPolicy（默认）

    • 根据配置的限制（消息数、大小、时间）保留消息
    • 超出限制时根据 Discard 策略处理

  2. InterestPolicy

    • 只保留有活跃消费者感兴趣的消息
    • 所有消费者都确认后删除消息

  3. WorkQueuePolicy

    • 工作队列模式
    • 消息被任一消费者确认后删除
    • 适合任务队列场景

集群与高可用

9. NATS 集群如何实现高可用？

答案：

  1. 全网格集群

    • 所有节点互相连接
    • 客户端可以连接任意节点
    • 消息自动路由到正确的订阅者

  2. JetStream 副本

    • Stream 数据多副本存储
    • Leader-Follower 模式
    • Leader 故障时自动选举新 Leader

  3. 客户端自动重连

    nc, _ := nats.Connect("nats://n1:4222,nats://n2:4222,nats://n3:4222",
    nats.MaxReconnects(-1),
)

10. 超级集群（Super Cluster）是什么？

答案：

超级集群是通过 Gateway 连接多个独立集群的架构，适合跨地域部署。

特点：

  • 每个集群独立运行
  • Gateway 负责集群间消息路由
  • 支持兴趣传播（Interest Propagation）
  • 减少跨地域流量

安全

11. NATS 支持哪些认证方式？

答案：

  1. 用户名密码

    • 最简单的认证方式
    • 适合开发测试环境

  2. Token

    • 单一 Token 认证
    • 简单但安全性较低

  3. NKey

    • 基于 Ed25519 公钥加密
    • 更安全，推荐生产使用

  4. JWT

    • 最灵活的认证方式
    • 支持账户隔离和细粒度权限
    • 适合多租户场景

12. 如何实现 NATS 的多租户隔离？

答案：

使用账户（Account）实现多租户隔离：

accounts {
    TENANT_A: {
        users: [{ user: user_a, password: pass_a }]
        jetstream: enabled
    }
    TENANT_B: {
        users: [{ user: user_b, password: pass_b }]
        jetstream: enabled
    }
}

特点：

  • 每个账户有独立的主题空间
  • 账户间默认隔离
  • 可以通过 Export/Import 共享特定主题

性能优化

13. 如何优化 NATS 的消息吞吐量？

答案：

  1. 服务器优化

    • 调整系统参数（文件描述符、TCP 缓冲区）
    • 使用 SSD 存储
    • 增加内存缓存

  2. 客户端优化

    • 使用连接池
    • 批量发布消息
    • 使用异步发布

  3. 消息优化

    • 压缩大消息
    • 合理设计主题层级
    • 使用合适的 QoS

  4. JetStream 优化

    • 合理设置副本数
    • 使用分区策略
    • 调整保留策略

14. 什么是慢消费者？如何解决？

答案：

慢消费者是指消费速度跟不上生产速度的消费者，会导致消息积压。

解决方案：

  1. 使用 Pull 模式

    sub, _ := js.PullSubscribe("subject", "consumer")
msgs, _ := sub.Fetch(100) // 按需拉取

  2. 增加消费者数量

    js.QueueSubscribe("subject", "workers", handler)

  3. 优化处理逻辑

    • 异步处理
    • 批量处理
    • 减少 I/O 操作

  4. 监控告警

    nats.ErrorHandler(func(nc *nats.Conn, sub *nats.Subscription, err error) {
    if err == nats.ErrSlowConsumer {
        alert("Slow consumer detected")
    }
})

对比与选型

15. NATS vs Kafka vs RabbitMQ，如何选择？

答案：

特性NATSKafkaRabbitMQ
性能极高高中
复杂度低高中
持久化JetStream原生原生
消息顺序分区内有序分区内有序队列内有序
适用场景微服务、IoT大数据、日志企业集成

选择建议：

  • 选 NATS：追求简单、高性能、云原生场景
  • 选 Kafka：大数据处理、日志收集、需要强顺序保证
  • 选 RabbitMQ：企业集成、复杂路由、需要多种协议支持

16. NATS 适合什么场景？不适合什么场景？

答案：

适合场景：

  • 微服务间通信
  • IoT 设备数据采集
  • 实时数据分发
  • 云原生应用
  • 边缘计算

不适合场景：

  • 需要复杂消息路由（如 RabbitMQ 的 Exchange）
  • 需要事务消息
  • 需要严格的全局消息顺序
  • 需要长时间存储大量历史数据

实战问题

17. 如何实现 NATS 的消息幂等处理？

答案：

// 1. 发布时指定消息 ID
js.Publish("orders.new", data, nats.MsgId("order-123"))

// 2. 消费时检查是否已处理
js.Subscribe("orders.*", func(m *nats.Msg) {
    msgID := m.Header.Get("Nats-Msg-Id")
    
    // 检查是否已处理
    if redis.Exists(msgID) {
        m.Ack()
        return
    }
    
    // 处理消息
    processOrder(m.Data)
    
    // 标记已处理
    redis.Set(msgID, "1", 24*time.Hour)
    
    m.Ack()
})

18. 如何监控 NATS 的运行状态？

答案：

  1. HTTP 监控端点

    curl http://localhost:8222/varz  # 服务器信息
curl http://localhost:8222/connz # 连接信息
curl http://localhost:8222/jsz   # JetStream 信息

  2. CLI 工具

    nats server report jetstream
nats stream report
nats consumer report

  3. Prometheus 集成

    # prometheus.yml
scrape_configs:
  - job_name: 'nats'
    static_configs:
      - targets: ['localhost:8222']

  4. 关键指标

    • 消息吞吐量
    • 连接数
    • 消息积压
    • 慢消费者数量
    • 存储使用率

小结

本章汇总了 NATS 相关的常见面试题，涵盖基础概念、JetStream、集群高可用、安全、性能优化和实战问题。掌握这些知识点有助于深入理解 NATS 的设计理念和最佳实践。

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贡献者: Salmon