MySQL与缓存一致性问题

数据一致性问题

“数据一致”一般指的是：缓存中有数据，缓存的数据值 = 数据库中的值。一致性又分为几种程度:

• 强一致性：这种一致性级别是最符合用户直觉的，它要求系统写入什么，读出来的也会是什么，用户体验好，但实现起来往往对系统的性能影响大
• 弱一致性：这种一致性级别约束了系统在写入成功后，不承诺立即可以读到写入的值，也不承诺多久之后数据能够达到一致，但会尽可能地保证到某个时间级别（比如秒级别）后，数据能够达到一致状态
• 最终一致性：最终一致性是弱一致性的一个特例，系统会保证在一定时间内，能够达到一个数据一致的状态。这里之所以将最终一致性单独提出来，是因为它是弱一致性中非常推崇的一种一致性模型，也是业界在大型分布式系统的数据一致性上比较推崇的模型

只读缓存情况

只读缓存：新增数据时，直接写入数据库；更新（修改/删除）数据时，先删除缓存。 后续，访问这些增删改的数据时，会发生缓存缺失，进而查询数据库，更新缓存。

读取数据流程:

更新数据流程:

在更新数据的流程中会有个时序问题：更新数据库与删除缓存的顺序，这里会发生数据不一致的问题

无并发情况下

先更新数据库再删除缓存:

1. 更新数据库(成功)
2. 删除缓存(失败)

如果第二步执行失败则会导致， 缓存中还是旧值， 数据不一致

反之如果是先删除缓存， 再更新数据库, 就第二步更新数据库失败了， 只是缓存被删除了， 读操作回源的时候还是会把数据库中的值load回缓存， 数据还是一致的

解决方案;消息队列 + 异步重试

高并发情况下

先删除缓存再更新数据库

两个线程同时做更新操作， 由于网络问题可能发生如下时序:

或者:

这种情况下会导致缓存中是旧值(线程B Load 进去的值)而数据库中是新值

解决方案: 设置缓存过期时间 + 延时双删， 时序如下:

先更新数据库再删除缓存

1. 线程A先更新了数据库还没来得及删除缓存，此时线程B读取了缓存中还未来得及更新的值 时序线程A线程BT1更新数据库中数据XT2读取X，命中缓存T3删除缓存X
2. Mysql读写分离架构下如果产生主从延迟也会导致不一致

解决方案:

(1) 针对读写分离的场景， 可以采取延迟消息删除缓存(这个延迟的时间要根据项目情况控制下), 另外也要控制主从延迟的时间

(2) 针对第一种情况， 其实只是小段时间的不一致， 一般业务可以接受这种情况， 保证最终一致即可。如果业务一定要强一致， 可以采取: a. 更新数据加写锁 b. 查询数据加读锁

(3) 采取数据库binlog来淘汰缓存， 这种方法成本较高

总结

优先使用“先更新数据库再删除缓存”的执行时序，原因主要有两个：

• 先删除缓存值再更新数据库，有可能导致请求因缓存缺失而访问数据库，给数据库带来压力；
• 业务应用中读取数据库和写缓存的时间有时不好估算，进而导致延迟双删中的sleep时间不好设置。

读写缓存情况

读写缓存：增删改在缓存中进行，并采取相应的回写策略，同步数据到数据库中

• 同步直写：使用事务，保证缓存和数据更新的原子性，并进行失败重试（如果Redis 本身出现故障，会降低服务的性能和可用性）
• 异步回写：写缓存时不同步写数据库，等到数据从缓存中淘汰时，再写回数据库（没写回数据库前，缓存发生故障，会造成数据丢失。该策略在秒杀场中有见到过，业务层直接对缓存中的秒杀商品库存信息进行操作，一段时间后再回写数据库。

无并发情况

高并发情况

写+读并发

• 先更新数据库，再更新缓存 1.线程A先更新数据库 2.线程B读取数据，命中缓存，读取到旧值 3.线程A更新缓存成功，后续的读请求会命中缓存得到最新值 A 更新了数据库， 还没来得及更新缓存， 这个时候B Load 了缓存， 导致缓存是旧值
• 先更新缓存，再更新数据库 1.线程A先更新缓存成功 2.线程B读取数据，此时线程B命中缓存，读取到最新值后返回 3.线程A更新数据库成功 这种场景下，虽然线程A还未更新完数据库，数据库会与缓存存在短暂不一致，但在这之前进来的读请求都能直接命中缓存，获取到最新值对业务影响较小

解决方案: 保存请求对缓存的读取记录，延时消息比较，发现不一致后，做业务补偿

写+写并发

• 先更新数据库，再更新缓存

1.线程A和线程B同时更新同一条数据 2.更新数据库的顺序是先A后B 3.更新缓存时顺序是先B后A 这种场景下会导致缓存更新覆盖，缓存中其实是旧值(A的值， 应该是后更新数据库中B的值)

解决方案: 对于写请求，需要配合分布式锁使用。写请求进来时，针对同一个资源的修改操作，先加分布式锁，保证同一时间只有一个线程去更新数据库和缓存；没有拿到锁的线程把操作放入到队列中，延时处理。用这种方式保证多个线程操作同一资源的顺序性，以此保证一致性。