关于mysql:浅析如何保证缓存与数据库一致性

一、前言

最近在线上遇到了因缓存和数据库数据不统一而引发的问题。经排查后，发现是因为咱们写操作采纳的策略是 先写数据库，再删缓存 。如果写操作后马上去读的话，因为缓存被删，会去数据库查数据。又因为数据库主从提早，会加载从库的旧数据到缓存。于是产生了 数据库已被批改为新数据，但缓存仍然是旧数据的状况。

这次线上的事件，引申出了一个陈词滥调的话题，如何保障数据库与缓存一致性？明天咱们就来谈谈这个事。

二、不统一场景剖析

1、无并发时

首先看一下最简略的状况。当一个写申请心愿把数据从 D1 改成 D2。
因为咱们写申请须要进行两个操作：1、写数据库；2、更新 / 删除缓存。这两个操作并非是一个事务，所以必然有可能产生其中一个胜利一个失败的状况（个别是后一个，因为如果前一个操作失败，个别不会再做第二个操作）。这样会引申出以下两种状况。

1. 先将 DB 数据由 D1 批改为 D2
2. 再删除或更新缓存（该步骤产生异样，即失败了）
   最终，数据库数据是 D2，缓存数据仍旧为 D1。

1. 先更新缓存数据由 D1 到 D2
2. 更新数据库产生异样
   最终，数据库数据是 D1，缓存数据已被批改为 D2。

2、并发时

接下来探讨更简单的状况，也就是在读写并发时可能产生的不统一。
首先明确的是，在读未命中缓存的时候，咱们的做法个别是去查数据库，而后把查到的值写入到缓存中。但在写数据时，策略往往不尽相同。咱们经常会思考两个问题。1）先操作缓存还是先操作数据库；2）删缓存还是更新缓存。

1）先 DB 后缓存

1. 写数据库后更新缓存

• 首先是未命中读 + 写操作并发的场景。
  
• 线程 A 读缓存，未命中
• 线程 A 读 DB，失去 Data1
• 线程 B 写 DB，将数据从 Data1 更新至 Data2
• 线程 B 写缓存，更新为 Data2
• 线程 A 写缓存，更新为之前读到的 Data1
  最终，DB 值为 Data2，但缓存中值为 Data1。

• 其次是写操作并发的场景。
  
• 线程 A 写 DB，写入 Data1
• 线程 B 写 DB，写入 Data2
• 线程 A 更新缓存，写入 Data1
• 线程 B 更新缓存，写入 Data2
  最终，DB 值为 Data2，缓存值为 Data1.

2. 写数据库后删除缓存

写数据库之后删除缓存，仿佛能够解决以上的问题，如下图所示。

但这不是万能的，就例如我在开篇提到的线上问题，采纳的正是写 DB+ 删缓存策略。因为咱们我的项目读 QPS 十分大，但写 QPS 不高。故采纳了读写拆散的主从架构。写申请都在主库上进行，读申请则拜访从库，并依赖主从同步保证数据统一。因为主从同步须要工夫，就可能产生以下的状况导致 DB 与缓存数据不统一。

2）先缓存后 DB

1. 删缓存后写数据库

1. 线程 A 写申请，先删缓存
2. 线程 B 读缓存，未命中
3. 线程 B 读 DB，失去 D1
4. 线程 A 写数据库，D1 更新为 D2
5. 线程 B 写缓存 D1
   最终，DB 的数据是 D2，而缓存是 D1。

2. 更新缓存后写数据库

1. 线程 B 读缓存，未命中
2. 线程 A 写申请，缓存由 D1 更新至 D2
3. 线程 B 读 DB，失去 D1
4. 线程 A 写 DB，有 D1 更新至 D2
5. 线程 B 写缓存 D1
   最终，DB 的数据是 D2，缓存的数据是 D1。

三、不统一的解决形式

在缓存与数据库不统一之后，若过期工夫十分长，且期间没有写操作，会造成读的时候有很长一段时间数据是谬误的。那么如何去修改或者说尽量保障统一呢？

1、提早双删

顾名思义，提早双删就是在写完数据库之后，隔一小段时间 \(\Delta(T) \)，再删一次缓存。当然第二次删缓存是异步进行的。

对以下两种状况，采纳提早双删策略后，都能保障在一段时间后，缓存中的脏数据被删除。也就是达到了最终一致性。但期间可能有申请读到的是脏数据。

这一小段时间 \(\Delta(T) \)该怎么取值呢？首先晓得，\(\Delta(T) \)之后再删一次的目标是为了删除并发的未命中读产生的脏数据。所以个别要略大于一次读的申请，且略大于主从同步的提早。

2、删除缓存重试机制

删缓存这一步可能会产生异样，为了保障删缓存胜利，能够引入重试机制。对于删缓存失败的操作，进入重试队列。重试队列选型能够是 Kafka，也能够是 Redis 中的列表。对于一致性要求没那么高的，甚至能够在单机内存中寄存队列。

3、读取 binlog 校对缓存

应用组件 / 中间件获取数据库的 binlog。binlog 若采纳 Row 模式，解析后个别会有数据行最新数据的信息。通过这个信息去查缓存，若发现不统一则删除缓存；若统一，则不作解决。

四、总结

其实最终应用哪种策略去写数据，都要根据本人服务的个性来做取舍，并没有万能的策略（除非应用串行化或者做很多限度保证数据强统一，这时会升高零碎可用性）。

业界常常应用的 Cache Aside 策略，也就是对于写申请 先更新数据库再删缓存 的这种做法，在咱们的服务中会遇到不少问题。所以最终改成了 先更新数据库再更新缓存。

对于线上的状况，能够尝试不同的策略，并在后盾做数据库与缓存的一致性统计，联合业务特点抉择最合适的计划。