作者：你是我的海啸
起源：https://blog.csdn.net/chang38…
分布式缓存是当初很多分布式应用中必不可少的组件，然而用到了分布式缓存，就可能会波及到缓存与数据库双存储双写，你只有是双写，就肯定会有数据一致性的问题，那么你如何解决一致性问题？
Cache Aside Pattern
最经典的缓存 + 数据库读写的模式，就是 Cache Aside Pattern。
读的时候，先读缓存，缓存没有的话，就读数据库，而后取出数据后放入缓存，同时返回响应。
更新的时候，先更新数据库，而后再删除缓存。
为什么是删除缓存，而不是更新缓存？
起因很简略，很多时候，在简单点的缓存场景，缓存不单单是数据库中间接取出来的值。
比方可能更新了某个表的一个字段，而后其对应的缓存，是须要查问另外两个表的数据并进行运算，能力计算出缓存最新的值的。
另外更新缓存的代价有时候是很高的。是不是说，每次批改数据库的时候，都肯定要将其对应的缓存更新一份？兴许有的场景是这样，然而对于比较复杂的缓存数据计算的场景，就不是这样了。如果你频繁批改一个缓存波及的多个表，缓存也频繁更新。然而问题在于，这个缓存到底会不会被频繁拜访到？
举个栗子，一个缓存波及的表的字段，在 1 分钟内就批改了 20 次，或者是 100 次，那么缓存更新 20 次、100 次；然而这个缓存在 1 分钟内只被读取了 1 次，有大量的冷数据。实际上，如果你只是删除缓存的话，那么在 1 分钟内，这个缓存不过就从新计算一次而已，开销大幅度降低，用到缓存才去算缓存。
其实删除缓存，而不是更新缓存，就是一个 lazy 计算的思维，不要每次都从新做简单的计算，不论它会不会用到，而是让它到须要被应用的时候再从新计算。像 mybatis，hibernate，都有懒加载思维。查问一个部门，部门带了一个员工的 list，没有必要说每次查问部门，都外面的 1000 个员工的数据也同时查出来啊。80% 的状况，查这个部门，就只是要拜访这个部门的信息就能够了。先查部门，同时要拜访外面的员工，那么这个时候只有在你要拜访外面的员工的时候，才会去数据库外面查问 1000 个员工。
最高级的缓存不统一问题及解决方案
问题：先批改数据库，再删除缓存。如果删除缓存失败了，那么会导致数据库中是新数据，缓存中是旧数据，数据就呈现了不统一。
解决思路：先删除缓存，再批改数据库。如果数据库批改失败了，那么数据库中是旧数据，缓存中是空的，那么数据不会不统一。因为读的时候缓存没有，则读数据库中旧数据，而后更新到缓存中。
比较复杂的数据不统一问题剖析
数据产生了变更，先删除了缓存，而后要去批改数据库，此时还没批改。一个申请过去，去读缓存，发现缓存空了，去查询数据库，查到了批改前的旧数据，放到了缓存中。随后数据变更的程序实现了数据库的批改。
完了，数据库和缓存中的数据不一样了。。。
为什么上亿流量高并发场景下，缓存会呈现这个问题？
只有在对一个数据在并发的进行读写的时候，才可能会呈现这种问题。其实如果说你的并发量很低的话，特地是读并发很低，每天访问量就 1 万次，那么很少的状况下，会呈现方才形容的那种不统一的场景。然而问题是，如果每天的是上亿的流量，每秒并发读是几万，每秒只有有数据更新的申请，就可能会呈现上述的数据库 + 缓存不统一的状况。
解决方案如下：
更新数据的时候，依据数据的惟一标识，将操作路由之后，发送到一个 jvm 外部队列中。读取数据的时候，如果发现数据不在缓存中，那么将从新读取数据 + 更新缓存的操作，依据惟一标识路由之后，也发送同一个 jvm 外部队列中。
一个队列对应一个工作线程，每个工作线程串行拿到对应的操作，而后一条一条的执行。这样的话，一个数据变更的操作，先删除缓存，而后再去更新数据库，然而还没实现更新。此时如果一个读申请过去，读到了空的缓存，那么能够先将缓存更新的申请发送到队列中，此时会在队列中积压，而后同步期待缓存更新实现。
这里有一个优化点，一个队列中，其实多个更新缓存申请串在一起是没意义的，因而能够做过滤，如果发现队列中曾经有一个更新缓存的申请了，那么就不必再放个更新申请操作进去了，间接期待后面的更新操作申请实现即可。
待那个队列对应的工作线程实现了上一个操作的数据库的批改之后，才会去执行下一个操作，也就是缓存更新的操作，此时会从数据库中读取最新的值，而后写入缓存中。
如果申请还在等待时间范畴内，一直轮询发现能够取到值了，那么就间接返回；如果申请期待的工夫超过肯定时长，那么这一次间接从数据库中读取以后的旧值。
高并发的场景下，该解决方案要留神的问题：
1、读申请长时阻塞
因为读申请进行了十分轻度的异步化，所以肯定要留神读超时的问题，每个读申请必须在超时工夫范畴内返回。
该解决方案，最大的危险点在于说，可能数据更新很频繁，导致队列中积压了大量更新操作在外面，而后读申请会产生大量的超时，最初导致大量的申请间接走数据库。务必通过一些模仿实在的测试，看看更新数据的频率是怎么的。
另外一点，因为一个队列中，可能会积压针对多个数据项的更新操作，因而须要依据本人的业务状况进行测试，可能须要部署多个服务，每个服务摊派一些数据的更新操作。如果一个内存队列里竟然会挤压 100 个商品的库存批改操作，每隔库存批改操作要消耗 10ms 去实现，那么最初一个商品的读申请，可能期待 10 * 100 = 1000ms = 1s 后，能力失去数据，这个时候就导致读申请的长时阻塞。
肯定要做依据理论业务零碎的运行状况，去进行一些压力测试，和模仿线上环境，去看看最忙碌的时候，内存队列可能会挤压多少更新操作，可能会导致最初一个更新操作对应的读申请，会 hang 多少工夫，如果读申请在 200ms 返回，如果你计算过后，哪怕是最忙碌的时候，积压 10 个更新操作，最多期待 200ms，那还能够的。
如果一个内存队列中可能积压的更新操作特地多，那么你就要加机器，让每个机器上部署的服务实例解决更少的数据，那么每个内存队列中积压的更新操作就会越少。
其实依据之前的我的项目教训，一般来说，数据的写频率是很低的，因而实际上失常来说，在队列中积压的更新操作应该是很少的。像这种针对读高并发、读缓存架构的我的项目，一般来说写申请是非常少的，每秒的 QPS 能到几百就不错了。
理论粗略测算一下
如果一秒有 500 的写操作，如果分成 5 个工夫片，每 200ms 就 100 个写操作，放到 20 个内存队列中，每个内存队列，可能就积压 5 个写操作。每个写操作性能测试后，个别是在 20ms 左右就实现，那么针对每个内存队列的数据的读申请，也就最多 hang 一会儿，200ms 以内必定能返回了。
通过方才简略的测算，咱们晓得，单机撑持的写 QPS 在几百是没问题的，如果写 QPS 扩充了 10 倍，那么就扩容机器，扩容 10 倍的机器，每个机器 20 个队列。
2、读申请并发量过高
这里还必须做好压力测试，确保凑巧碰上上述情况的时候，还有一个危险，就是忽然间大量读申请会在几十毫秒的延时 hang 在服务上，看服务能不能扛的住，须要多少机器能力扛住最大的极限状况的峰值。
然而因为并不是所有的数据都在同一时间更新，缓存也不会同一时间生效，所以每次可能也就是多数数据的缓存生效了，而后那些数据对应的读申请过去，并发量应该也不会特地大。
3、多服务实例部署的申请路由
可能这个服务部署了多个实例，那么必须保障说，执行数据更新操作，以及执行缓存更新操作的申请，都通过 Nginx 服务器路由到雷同的服务实例上。
比如说，对同一个商品的读写申请，全副路由到同一台机器上。能够本人去做服务间的依照某个申请参数的 hash 路由，也能够用 Nginx 的 hash 路由性能等等。
4、热点商品的路由问题，导致申请的歪斜
万一某个商品的读写申请特地高，全部打到雷同的机器的雷同的队列外面去了，可能会造成某台机器的压力过大。就是说，因为只有在商品数据更新的时候才会清空缓存，而后才会导致读写并发，所以其实要依据业务零碎去看，如果更新频率不是太高的话，这个问题的影响并不是特地大，然而确实可能某些机器的负载会高一些。
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