在開(kāi)發(fā)中，一般會(huì)使用Redis緩存一些常用的熱點(diǎn)數(shù)據(jù)用來(lái)減少數(shù)據(jù)庫(kù)IO，提高系統(tǒng)的吞吐量

先了解一下分布式系統(tǒng)中的一致性概念。

強(qiáng)一致性：所有節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)必須實(shí)時(shí)同步，保證任何時(shí)候讀取到的數(shù)據(jù)都是最新的。

弱一致性：系統(tǒng)允許數(shù)據(jù)暫時(shí)不一致，但最終會(huì)達(dá)到一致?tīng)顟B(tài)。

最終一致性：數(shù)據(jù)更新后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，系統(tǒng)會(huì)逐步達(dá)到一致?tīng)顟B(tài)。這個(gè)時(shí)間不固定，但在業(yè)務(wù)允許的范圍內(nèi)。

雙寫(xiě)一致性：當(dāng)數(shù)據(jù)同時(shí)存在于緩存（Redis）和數(shù)據(jù)庫(kù)（MySQL）時(shí)，兩者之間數(shù)據(jù)一致

 那么容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題的場(chǎng)景是：

• 數(shù)據(jù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)，未更新緩存
• 刪除緩存后，數(shù)據(jù)庫(kù)更新失敗

一、策略模式

緩存可以提升性能、緩解數(shù)據(jù)庫(kù)壓力，但是使用緩存也會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致性的問(wèn)題。有三種經(jīng)典的緩存使用模式：

• Cache-Aside Pattern
• Read-Through/Write-through
• Write-behind

1、旁路緩存模式（Cache Aside Pattern）

Cache Aside Pattern的提出是為了盡可能地解決緩存與數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)不一致問(wèn)題

流程：

• 讀取操作：先從緩存中讀取數(shù)據(jù)，緩存命中返回結(jié)果；緩存未命中，從DB中讀取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)寫(xiě)入緩存。
• 更新操作：先更DB，再刪除緩存中的舊數(shù)據(jù)。

在日常開(kāi)發(fā)中，一般使用了Cache Aside Pattern緩存更新策略模式，以數(shù)據(jù)庫(kù)為主，緩存為輔

public class CacheAsidePattern {
 
    private RedisService redis;
    private DatabaseService database;
 
    // 讀取操作
    public String getData(String key) {
        // 從緩存中獲取數(shù)據(jù)
        String value = redis.get(key);
        if (value == null) {
            // 緩存未命中，從數(shù)據(jù)庫(kù)獲取數(shù)據(jù)
            value = database.get(key);
            if (value != null) {
                // 將數(shù)據(jù)寫(xiě)入緩存
                redis.set(key, value);
            }
        }
        return value;
    }
 
    // 更新操作
    public void updateData(String key, String value) {
        // 更新數(shù)據(jù)庫(kù)
        database.update(key, value);
        // 刪除緩存中的舊數(shù)據(jù)
        redis.delete(key);
    }
}

？:Cache-Aside在操作數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，為什么是先操作數(shù)據(jù)庫(kù)呢？為什么不先操作緩存呢？

1、先刪除緩存后，數(shù)據(jù)庫(kù)更新失敗

線程1：刪除緩存A，由于網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題沒(méi)有操作數(shù)據(jù)庫(kù)失敗

線程2：查詢A，緩存無(wú)數(shù)據(jù)，并把A寫(xiě)入緩存

線程1：網(wǎng)絡(luò)堵塞結(jié)束，修改數(shù)據(jù)庫(kù)A為B

那么此時(shí)緩存是A【舊數(shù)據(jù)】，數(shù)據(jù)庫(kù)是B【新數(shù)據(jù)】，臟數(shù)據(jù)出現(xiàn)啦?。?！

因此，Cache-Aside緩存模式，選擇了先操作數(shù)據(jù)庫(kù)而不是先操作緩存

2、先操作數(shù)據(jù)庫(kù)再刪除緩存方案

線程1：操作數(shù)據(jù)庫(kù)，A更新數(shù)據(jù)為B，刪除緩存A

線程2：查詢A，緩存無(wú)數(shù)據(jù)，并把B寫(xiě)入緩存

這種方案下，在數(shù)據(jù)庫(kù)更新成功后到刪除Redis緩存數(shù)據(jù)之前的這段時(shí)間中，其他線程讀取的數(shù)據(jù)都是舊數(shù)據(jù)，等Redis刪除緩存后會(huì)重新從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取最新數(shù)據(jù)同步到Redis，這樣可以在一定程度上保證數(shù)據(jù)的最終一致性

但是在極端情況下，線程1的緩存刪除失敗，線程2讀取的也就是舊數(shù)據(jù)A，而不是新數(shù)據(jù)B了

這種方案也就是旁路緩存模式，那么Cache-Aside的優(yōu)缺點(diǎn)就是：

優(yōu)點(diǎn)：

簡(jiǎn)單易懂，易于實(shí)現(xiàn)

讀性能高，因?yàn)榇蟛糠肿x操作都會(huì)命中緩存

缺點(diǎn)：

更新數(shù)據(jù)庫(kù)后緩存可能還沒(méi)刪除，存在短暫的不一致

刪除緩存后，如果數(shù)據(jù)庫(kù)更新失敗，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致

？:Cache-Aside在寫(xiě)入請(qǐng)求的時(shí)候，為什么是刪除緩存而不是更新緩存呢？

線程1：操作數(shù)據(jù)庫(kù)，更新數(shù)據(jù)為A，由于網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題未更新緩存

線程2：操作數(shù)據(jù)庫(kù)，更新數(shù)據(jù)為B，更新緩存為B

線程1：網(wǎng)絡(luò)堵塞結(jié)束，更新緩存為A

那么此時(shí)緩存是A【舊數(shù)據(jù)】，數(shù)據(jù)庫(kù)是B【新數(shù)據(jù)】，臟數(shù)據(jù)出現(xiàn)啦?。?！

如果是刪除緩存取代更新緩存則不會(huì)出現(xiàn)這個(gè)臟數(shù)據(jù)問(wèn)題?。?！

因此，Cache-Aside緩存模式，選擇了刪除緩存而不是更新緩存

適應(yīng)場(chǎng)景：適用于讀多寫(xiě)少的場(chǎng)景，特別是對(duì)數(shù)據(jù)一致性要求不是特別高的應(yīng)用

2、讀寫(xiě)穿透（Read-Through/Write-Through）

Read-Through：當(dāng)緩存未命中時(shí)，自動(dòng)從數(shù)據(jù)庫(kù)加載數(shù)據(jù)，并寫(xiě)入緩存

Write-Through：當(dāng)緩存更新時(shí)，同步將數(shù)據(jù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)

和旁路緩存模式很像，只有寫(xiě)操作不太一樣

public class ReadWriteThroughPattern {
 
    private RedisService redis;
    private DatabaseService database;
 
    // Read-Through
    public String readThrough(String key) {
        // 從緩存中獲取數(shù)據(jù)
        String value = redis.get(key);
        if (value == null) {
            // 緩存未命中，從數(shù)據(jù)庫(kù)獲取數(shù)據(jù)
            value = database.get(key);
            if (value != null) {
                // 將數(shù)據(jù)寫(xiě)入緩存
                redis.set(key, value);
            }
        }
        return value;
    }
 
    // Write-Through
    public void writeThrough(String key, String value) {
        // 將數(shù)據(jù)寫(xiě)入緩存
        redis.set(key, value);
        // 同步將數(shù)據(jù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)
        database.update(key, value);
    }
}

優(yōu)點(diǎn)：

• 保證了數(shù)據(jù)的強(qiáng)一致性，緩存和數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)始終同步。
• 讀寫(xiě)操作都由緩存處理，數(shù)據(jù)庫(kù)壓力較小。

缺點(diǎn)：

• 寫(xiě)操作的延遲較高，因?yàn)?strong>每次寫(xiě)入緩存時(shí)都需要同步寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)，增加了系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間
• 實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度較高，需要額外的緩存同步機(jī)制

適應(yīng)場(chǎng)景：適合讀多寫(xiě)多、且對(duì)數(shù)據(jù)一致性要求較高的場(chǎng)景

3、異步緩存寫(xiě)入（Write Behind）

異步緩存就是緩存更新后，異步批量寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)。這種策略適用于可以容忍一定數(shù)據(jù)不一致的高性能場(chǎng)景

示例代碼：

public class WriteBehindPattern {
 
    private RedisService redis;
    private DatabaseService database;
    private UpdateQueue updateQueue;
 
    // 異步緩存寫(xiě)入
    public void writeBehind(String key, String value) {
        // 將數(shù)據(jù)寫(xiě)入緩存
        redis.set(key, value);
        // 異步將數(shù)據(jù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)
        asyncDatabaseUpdate(key, value);
    }
 
    private void asyncDatabaseUpdate(String key, String value) {
        // 異步操作，將更新請(qǐng)求放入隊(duì)列
        updateQueue.add(new UpdateTask(key, value));
    }
}

優(yōu)點(diǎn)：

寫(xiě)操作的性能非常高，因?yàn)橹恍韪戮彺?，?shù)據(jù)庫(kù)更新是異步進(jìn)行的

適用于對(duì)寫(xiě)操作性能要求較高的場(chǎng)景

缺點(diǎn)：

存在數(shù)據(jù)不一致的風(fēng)險(xiǎn)，緩存更新后數(shù)據(jù)庫(kù)可能還未更新。

實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度較高，需要處理異步操作中的異常和重試

適應(yīng)場(chǎng)景：大批量數(shù)據(jù)讀取，允許短期數(shù)據(jù)不一致，寫(xiě)密集型場(chǎng)景

二、一致性解決方案

緩存系統(tǒng)適用的場(chǎng)景就是非強(qiáng)一致性的場(chǎng)景，它屬于CAP中的AP

CAP理論，指的是在一個(gè)分布式系統(tǒng)中， Consistency（一致性）、 Availability（可用性）、Partition tolerance（分區(qū)容錯(cuò)性），三者不可得兼。

沒(méi)辦法做到數(shù)據(jù)庫(kù)與緩存絕對(duì)的一致性，但通過(guò)一些方案優(yōu)化處理，是可以保證弱一致性，最終一致性的

1、緩存延遲雙刪

流程：

• 先刪除緩存
• 再更新數(shù)據(jù)庫(kù)
• 休眠一會(huì)（比如1秒），再次刪除緩存

但休眠的時(shí)間內(nèi)，可能有臟數(shù)據(jù)，且第二次刪除也可能失敗，導(dǎo)致的數(shù)據(jù)不一致問(wèn)題

延遲雙刪策略只能保證最終的一致性，不能保證強(qiáng)一致性。由于對(duì)Redis的操作和Mysql的操作不是原子性操作，所以如果想保證數(shù)據(jù)的強(qiáng)一致性就需要加鎖控制，如下圖所示

加鎖之后勢(shì)必會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)的吞吐量的下降，所以需要衡量利弊來(lái)確定是否使用加鎖

方案優(yōu)化：刪除失敗就多刪除幾次呀，保證刪除緩存成功就可以了！

所以可以引入刪除緩存重試機(jī)制

2、刪除重試機(jī)制

刪除緩存失敗，則將這些key放入到消息隊(duì)列中，消費(fèi)消息隊(duì)列的消息，獲取要?jiǎng)h除的key，重試刪除緩存操作

3、讀取biglog異步刪除緩存

重試刪除緩存機(jī)制還可以吧，就是會(huì)造成好多業(yè)務(wù)代碼入侵。

方案優(yōu)化：通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的binlog來(lái)異步淘汰key

以MySQL為例，通過(guò)canal監(jiān)聽(tīng)binlog日志感知數(shù)據(jù)的變動(dòng)后，canal客戶端執(zhí)行刪除Redis緩存數(shù)據(jù)，如果緩存數(shù)據(jù)刪除失敗那么發(fā)送一條MQ消息讓canal客戶端繼續(xù)執(zhí)行刪除操作，這樣可以保證數(shù)據(jù)的最終一致性，但是這樣也增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性

三、總結(jié)

（1）實(shí)際開(kāi)發(fā)中一般使用使用了Cache Aside Pattern緩存更新策略模式，此方案最大程度上保證了數(shù)據(jù)的一致性并且實(shí)現(xiàn)也最簡(jiǎn)單

（2）無(wú)論是先操作數(shù)據(jù)庫(kù)再刪除緩存還是先刪除緩存再操作數(shù)據(jù)庫(kù)都有可能會(huì)出現(xiàn)刪除緩存失敗的情況，所以需要加入刪除重試機(jī)制

（3）如果想要Redis和Mysql的數(shù)據(jù)強(qiáng)一致性，可以考慮使用加鎖的方式實(shí)現(xiàn)

以上就是Redis與MySQL數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題的策略模式及解決方案的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Redis與MySQL數(shù)據(jù)一致性的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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