数据库和缓存双写一致性浅析

Posted 2021-04-15 码友杂谈

读取缓存一般都是按照下图方式：

但是在更新缓存方面，对于更新完数据库，是更新缓存呢，还是删除缓存。又或者是先删除缓存，再更新数据库，其实大家存在很大的争议。那么利用哪一种策略才能c才能满足我们的业务需求呢？下面我们讨论3中更新策略：

1. 先更新数据库，再去更新缓存

2. 先删除缓存，再去更新数据库

3. 先更新数据库，再去删除缓

   
   

为什么没有先更新缓存，再更新数据库这种策略？如果你这样问，那先不要看这篇文章，先去了解下缓存的相关知识。

先更新数据库，再去更新缓存

对于这个策略，个人是反对的。我解释下为什么。比如同时有请求A和请求B进行更新操作，因为网络等原因，那么会出现

①　线程A更新了数据库

②　线程B更新了数据库

③　线程B更新了缓存

④　线程A更新了缓存

这就出现B却比A更早更新了缓存。这就导致了脏数据，因此不考虑。

这种策略，在 一些业务场景也是不适合的比如

①　如果你是一个写数据库场景比较多，而读数据场景比较少的业务需求，采用这种方案就会导致，数据压根还没读到，缓存就被频繁的更新，浪费性能。

②　如果你写入数据库的值，并不是直接写入缓存的，而是要经过一系列复杂的计算再写入缓存。那么，每次写入数据库后，都再次计算写入缓存的值，无疑是浪费性能的。显然，删除缓存更为适合。

下面讨论下争议最比较大的，先删缓存，再更新数据库。还是先更新数据库，再删缓存的问题。

先删缓存，再更新数据库

这种策略会导致不一致的原因是。同时有一个请求A进行更新操作，另一个请求B进行查询操作。那么会出现如下情形:

①　请求A进行写操作，删除缓存

②　请求B查询发现缓存不存在

③　请求B去数据库查询得到旧值

④　请求B将旧值写入缓存

⑤　请求A将新值写入数据库

上述情况就会导致不一致的情形出现。而且，如果不采用给缓存设置过期时间策略，该数据永远都是脏数据。
那么，如何解决呢？采用延时双删策略
伪代码如下

转化为中文描述就是

①　先淘汰缓存

②　再写数据库（这两步和原来一样）

③　休眠1秒，再次淘汰缓存

这么做，可以将1秒内所造成的缓存脏数据，再次删除。
那么，这个1秒怎么确定的，具体该休眠多久呢？
先评估自己的项目的读数据业务逻辑的耗时。休眠时间就是在这个耗时的基础上，加几百ms。这么做的目的，就是确保读请求结束，写请求可以删除读请求造成的缓存脏数据。
如果你用了mysql的读写分离架构怎么办？
在这种情况下，造成数据不一致的原因如下，还是两个请求，一个请求A进行更新操作，另一个请求B进行查询操作。

①　请求A进行写操作，删除缓存

②　请求A将数据写入数据库了

③　请求B查询缓存发现，缓存没有值

④　请求B去从库查询，这时，还没有完成主从同步，因此查询到的是旧值

⑤　请求B将旧值写入缓存

⑥　数据库完成主从同步，从库变为新值

上述情形，就是数据不一致的原因。还是使用双删延时策略。只是，睡眠时间修改为在主从同步的延时时间基础上，加几百ms。
采用这种同步淘汰策略，吞吐量降低怎么办？
那就将第二次删除作为异步的。自己起一个线程，异步删除。这样，写的请求就不用沉睡一段时间后了，再返回。这么做，加大吞吐量。
第二次删除,如果删除失败怎么办？
这是个非常好的问题，因为第二次删除失败，就会出现如下情形。还是有两个请求，一个请求A进行更新操作，另一个请求B进行查询操作，为了方便，假设是单库：

①　请求A进行写操作，删除缓存

②　请求B查询发现缓存不存在

③　请求B去数据库查询得到旧值

④　请求B将旧值写入缓存

⑤　请求A将新值写入数据库

⑥　请求A试图去删除请求B写入对缓存值，结果失败了。

这也就是说。如果第二次删除缓存失败，会再次出现缓存和数据库不一致的问题。
如何解决呢？
具体解决方案，且看第3种更新策略的解析。

先更新数据库，再删缓存

之前在facebook上非常吃力的看了篇老外的文章，他们用的也是先更新数据库，再删缓存的策，当然这种策略也会有并发的问题。假设有两个请求，一个请求A做查询操作，一个请求B做更新操作，那么会有如下情形产生

①　缓存刚好失效

②　请求A查询数据库，得一个旧值

③　请求B将新值写入数据库

④　请求B删除缓存

⑤　请求A将查到的旧值写入缓存

如果发生上述情况，确实是会发生脏数据，但是这种情况基本上是不会出现的，步骤③的写数据库操作比步骤②的读数据库操作耗时更短，才有可能使得步骤④先于步骤⑤。可是，数据库的读操作的速度远快于写操作的，因此步骤③耗时比步骤②更短，这一情形很难出现。mysql的读写分离就充分的说明了读比写快。不接受反驳。

当然这边还有问题：如果删缓存失败了怎么办？
码主这里给出一套方案。启动一个订阅程序去订阅数据库的binlog，获得需要操作的数据。在应用程序中，另起一段程序，获得这个订阅程序传来的信息，进行删除缓存操作。

流程如下图所示：

①　更新数据库数据

②　数据库会将操作信息写入binlog日志当中

③　订阅程序提取出所需要的数据以及key

④　另起一段非业务代码，获得该信息

⑤　尝试删除缓存操作，发现删除失败

⑥　将这些信息发送至消息队列

⑦　重新从消息队列中获得该数据，重试操作。

OK，11点了，文章到此结束，欢迎吐槽！