缓存双写一致性

查询流程

缓存双写一致性-1


双写一致性概念

当修改了数据库的数据也要同时更新缓存的数据，缓存和数据库的数据要保持一致。

  • 如果Redis中有数据，需要和数据库中的值相同

  • 如果Redis中无数据，数据库中的值要是最新值，且回写Redis

缓存按照操作来分，可以分为两种：

  • 只读缓存

  • 读写缓存

    大部分都是读写缓存，其有两种回写同步策略：

    • 同步直写策略

      写数据库后也同步写Redis缓存，缓存和数据库中的数据一致；

      对于读写缓存来说，要想保证缓存和数据库中的数据一致，就要采用同步回写策略。

    • 异步缓写策略

      正常业务运行中，数据库变动了，但是可以在业务上容许出现一定时间后才作用于Redis；

      当出现异常情况，不得不将失败的动作重新修补，可能需要借助消息中间件实现重试重写。


双检加锁策略

当高并发查询时，如果Redis没有数据，大量请求会落入数据库中，同时大量的回写操作造成数据覆盖，会耗费不必要的资源。

解决方案：采用双检加锁策略

多个线程同时去查询数据库的这条数据，我们可以在第一个查询数据的请求上使用一个互斥锁。其他线程等第一个线程查询完回写缓存释放锁后，直接加载缓存数据。


更新策略

目的：保证最终一致性

原则：以MySQL的数据为准

下述共4种更新策略，四种策略无最优解，不保证适配所有情况，视实际情况选择。

如果是停机更新，下面方法都可以使用，如果是无感更新，不同策略可能存在一些问题


先更新数据库，再更新缓存

问题：

  • 如果更新数据库成功，但Redis更新失败了，两边数据不一致，读到Redis脏数据。

  • 多线程环境下，线程有快有慢，可能存在如下情况：

    线程A、B同时更新

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    # 正常情况
    A update mysql 100
    A update redis 100
    B update mysql 80
    B update redis 80
    # 异常情况
    A update mysql 100
    B update mysql 80
    B update redis 80
    A update redis 100

    导致数据库和Redis数据不一致


先更新缓存，再更新数据库

问题：

  • 这种方式并不推荐，因为业务上一般把MySQL作为底单数据库，保证最后解释。

  • 同第一种更新策略，多线程环境下，线程有快有慢，可能存在如下情况：

    线程A、B同时更新

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    # 正常情况
    A update redis 100
    A update mysql 100
    B update redis 80
    B update mysql 80
    # 异常情况
    A update redis 100
    B update redis 80
    B update mysql 80
    A update mysql 100

    导致数据库和Redis数据不一致


先删除缓存，再更新数据库

问题：

  • 缓存删除成功，但数据库更新失败，导致读取到旧值。

  • 线程A已经删除缓存，数据库更新还在执行中（可能网络延迟，并没有真正到MySQL的update操作），另一个线程B此时进行查询操作。

    此处就会有两个问题：

    • 线程B从MySQL中获得了旧值
    • 线程B将旧值回写给Redis

    导致数据库和Redis数据不一致

解决方法：延时双删策略。在更新数据库前后都删除一次缓存。更新数据库后的删除需要一段延迟时间，这段时间是为了让线程B能够先从数据库读取数据，再把缺失的数据写入缓存，所以这个时间需要大于线程B读取数据再写入缓存的时间。


先更新数据库，再删除缓存

较为推荐的做法。但也有一些问题：

  • 缓存删除失败或者来不及，会导致请求再次访问Redis时缓存命中，读取到的是缓存旧值。

强一致性解决方案

借助消息中间件

缓存双写一致性-2

  • 可以把要删除的缓存值或者是要更新的数据库值暂存到消息队列
  • 当程序没有成功删除缓存或者更新数据库时，可以从消息队列中重新读取这些值，再次尝试
  • 如果成功删除或更新，这些值就要从消息队列中去除，避免重复操作。此时，就可以保证数据库和缓存的数据一致性。否则还需要继续重试
  • 如果超过一定次数还未成功，需要业务层发送错误信息，通知运维人员。

Canal

cancal主要用途是用于MySQL数据库增量日志数据的订阅、消费和解析，是阿里巴巴开发并开源的，采用Java语言开发。

https://github.com/alibaba/canal

≡