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如何保证缓存(Redis)与数据库(MySQL)的一致性

2023-12-15 21:58:14   9  举报

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AI智能生成

Redis

MySQL

缓存一致性

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大纲/内容

说明

对于热点数据（经常被查询，但不经常被修改的数据），我们可以将其放入redis缓存中，以增加查询效率，但需要保证从redis中读取的数据与数据库中存储的数据最终是一致的。

前言

客户端对数据库中的数据主要有两类操作

读（SELECT）

Cache Hit

直接从缓存返回数据

Cache Miss

从数据库将数据读入缓存

写（DML）

执行顺序：先更新缓存还是先更新数据库？

更新缓存策略：当缓存中的内容变化时，是选择修改缓存(Update)，还是直接淘汰缓存(Delete)？

正文

淘汰Cache还是更新Cache？

淘汰Cache

优点：操作简单，无论更新操作是否复杂，直接将缓存中的旧值淘汰

缺点：淘汰Cache后，下一次查询无法在Cache中查到，会有一次Cache Miss，这时需要重新读取数据库

更新Cache

优点：命中率高，直接更新缓存，不会有Cache Miss的情况

缺点：更新Cache消耗较大

执行顺序问题：先淘汰缓存还是先更新数据库？数据库是单节点

情景一：更新数据库与淘汰缓存需要先后执行，如果在执行过程中后一步执行失败，哪种方案对业务的影响最小？

先淘汰缓存，再更新数据库

第一步淘汰缓存成功 第二步更新数据库失败

再次查询缓存，最多会有一次Cache Miss

先更新数据库，再淘汰缓存

第一步更新数据库成功 第二步淘汰缓存失败

数据库中是新数据，缓存中是旧数据，即数据不一致

情景二：假设没有操作会执行失败，但执行前一个操作后无法立即完成下一个操作，在并发较大的情况下，可能会导致数据不一致。此时，哪种方案对业务的影响最小？

先淘汰缓存，再更新数据库

正常情况

A线程进行写操作，先淘汰缓存，再更新数据库

B线程进行读操作，发现缓存中没有想要的数据，从数据库中读取更新后的新数据

并发量较大的情况

A线程进行写操作，先成功淘汰缓存，但由于网络或其它原因，还未更新数据库或正在更新

B线程进行读操作，发现缓存中没有想要的数据，从数据库中读取数据， 但此时A线程还未完成更新操作，所以读取到的是旧数据，并且B线程将旧数据放入缓存。

此时是没有问题的，因为数据库中的数据还未完成更新， 所以数据库与缓存此时存储的都是旧值，数据没有不一致

在B线程将旧数据读入缓存后，A线程终于将数据更新完成

此时是有问题的，数据库中是更新后的新数据，缓存中是更新前的旧数据，数据不一致。 如果在缓存中没有对该值设置过期时间，旧数据将一直保存在缓存中，数据将一直不一致，直到之后再次对该值进行修改时才会在缓存中淘汰该值

并发量较大的情况下，采用异步更新缓存的策略

A线程进行写操作，先成功淘汰缓存，但由于网络或其它原因，还未更新数据库或正在更新

B线程进行读操作，发现缓存中没有想要的数据，从数据库中读取数据， 但B线程只是从数据库中读取想要的数据，并不将这个数据放入缓存中，所以并不会导致缓存与数据库的不一致

A线程更新数据库后，通过订阅binlog来异步更新缓存

先更新数据库，再淘汰缓存

正常情况

A线程进行写操作，更新数据库，淘汰缓存

B线程进行读操作，从数据库中读取新的数据

并发较大的情况

情形1

A线程进行写操作，更新数据库，还未淘汰缓存

B线程从缓存中可以读取到旧数据，此时数据不一致

A线程完成淘汰缓存操作

其它线程进行读操作，从数据库中读入最新数据，此时数据一致

情形2

A线程进行写操作，更新数据库，但更新较慢，缓存也未淘汰

B线程进行读操作，读取了缓存中的旧数据

情形3

A线程进行读操作，缓存中没有相应的数据，将从数据库中读数据到缓存

B线程执行写操作，更新数据库，淘汰缓存

B线程写操作完成后，A线程才将数据库的数据读入缓存

结语

单节点下两种方案对比

先淘汰Cache，再更新数据库

采用同步更新缓存的策略，可能会导致数据长时间不一致， 如果用延迟双删来优化，还需要考虑究竟需要延时多长时间的问题——读的效率较高，但数据的一致性需要靠其它手段来保证

采用异步更新缓存的策略，不会导致数据不一致 但在数据库更新完成之前，都需要到数据库层面去读取数据，读的效率不太好——保证了数据的一致性，适用于对一致性要求高的业务

先更新数据库，再淘汰Cache

无论是同步/异步更新缓存，都不会导致数据的最终不一致，在更新数据库期间，Cache中的旧数据会被读取，可能会有一段时间的数据不一致，但读的效率很好——保证了数据读取的效率，如果业务对一致性要求不是很高，这种方案最合适

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