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数据库和缓存双写一致性浅析

2019-03-18
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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?
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,步骤的写数据库操作比步骤的读数据库操作耗时更短,才有可能使得步骤先于步骤。可是,数据库的读操作的速度远快于写操作的,因此步骤耗时比步骤更短,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!


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