Redis缓存与数据库一致性解决方案(下)

本文涉及的产品
云数据库 Redis 版,社区版 2GB
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简介: Redis缓存与数据库一致性解决方案

5.2.2 先更新DB,再删除Cache

image.png

这种情况下,如果其他线程并发读缓存的请求不多,那么,就不会有很多请求读取到旧值。

而且,线程A一般也会很快删除缓存值,这样一来,其他线程再次读取时,就会发生缓存缺失,进而从数据库中读取最新值。所以,这种情况对业务的影响较小。


至此,Cache和DB数据不一致的原因也都有了对应解决方案。


删除Cache或更新DB失败而导致数据不一致

重试,确保删除或更新成功

在删除Cache、更新DB这两步操作中,有其他线程的并发读操作,导致其他线程读取到旧值

延迟双删

绝大多数场景都会将Redis作为只读缓存:


既可以先删除缓存值再更新数据库

也可以先更新数据库再删除缓存

推荐优先使用先更新数据库再删除缓存:


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

如果业务应用中读取数据库和写缓存的时间不好估算,那么,延迟双删中的等待时间就不好设置

不过,当使用先更新数据库再删除缓存时,也有个地方需要注意,如果业务层要求必须读取一致的数据,那么,我们就需要在更新数据库时,先在Redis缓存客户端暂存并发读请求,等数据库更新完、缓存值删除后,再读取数据,从而保证数据一致性。

6 直接更新 Cache

在只读缓存中进行数据的删改操作时,需要在缓存中删除相应的缓存值。若此过程不是删除缓存,而是直接更新缓存,效果如何?

这种情况相当于把Redis当做读写缓存使用,删改操作同时操作DB、Cache。

6.1 无并发

先更新数据库,再更新缓存

若更新DB成功,但Cache更新失败,此时DB最新值,但缓存旧值,后续读请求会直接命中缓存,得到旧值。

先更新缓存,再更新数据库

如果更新缓存成功,但数据库更新失败:

  • 缓存中是最新值
  • 数据库中是旧值


后续读请求会直接命中缓存,但得到的是最新值,短期对业务影响不大。但一旦缓存过期或满容后被淘汰,读请求就会从数据库中重新加载旧值到缓存中,之后的读请求会从缓存中得到旧值,对业务产生影响。


针对这种其中一个操作可能失败的情况,类似只读缓存方案,也可使用重试。把第二步操作放入到MQ中,消费者从MQ取出消息,再更新缓存或数据库,成功后把消息从消息队列删除,否则进行重试,以此达到数据库和缓存的最终一致。

6.2 并发读写

也会产生不一致,分为以下4种双写场景。

双写模式下,更新DB有返回值,更新Redis的操作可放到更新DB返回后进行,通过数据库的行锁机制,可以避免更新DB是线程A,B,但更新Redis是线程B,A的情况。

先更新数据库,再更新缓存

写+读并发。

线程A先更新数据库,之后线程B读取数据,此时线程B会命中缓存,读取到旧值,之后线程A更新缓存成功,后续的读请求会命中缓存得到最新值。

这时,线程A未更新完缓存之前,在这期间的读请求会短暂读到旧值,对业务短暂影响。

先更新缓存,再更新数据库

写+读并发。

线程A先更新缓存成功,之后线程B读取数据,此时线程B命中缓存,读取到最新值后返回,之后线程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,所以对业务没影响。

先更新数据库,再更新缓存

写+写并发。

线程A和线程B同时更新同一条数据,更新数据库的顺序是先A后B,但更新缓存时顺序是先B后A,这会导致数据库和缓存的不一致。

先更新缓存,再更新数据库

写+写并发。

与场景3类似,线程A和线程B同时更新同一条数据,更新缓存的顺序是先A后B,但是更新数据库的顺序是先B后A,这也会导致数据库和缓存的不一致。

场景1和2对业务影响较小,场景3和4会造成数据库和缓存不一致,影响较大。即读写缓存下,写+读并发对业务的影响较小,而写+写并发时,会造成数据库和缓存的不一致。


针对场景3、4解决方案:对于写请求,配合分布式锁。写请求进来时,针对同一资源的修改操作,先加分布式锁,这样同一时间只允许一个线程去更新DB和Cache,没有拿到锁的线程把操作放入到MQ,延时处理。

这样保证多个线程操作同一资源的顺序性,以此保证一致性。


综上,使用读写缓存同时操作数据库和缓存时,因为其中一个操作失败导致不一致的问题,同样可以通过MQ重试解决。

而在并发的场景下,读+写并发对业务没有影响或者影响较小,而写+写并发时需要配合分布式锁的使用,才能保证缓存和数据库的一致性。


另外,读写缓存模式由于会同时更新数据库和缓存:


优点

缓存一直会有数据。若更新后立即访问,可直接命中缓存,能降低读请求对DB的压力(没有只读缓存的删除缓存导致缓存缺失和再加载的过程)

缺点

若更新后的数据,之后很少再被访问到,会导致缓存中保留的不是最热数据,缓存利用率不高(只读缓存中保留的都是热数据)

所以读写缓存比较适合用于读写相当的业务场景。

总结

image.png

延时双删策略

写DB前后都执行redis.del(key),并设定合理超时时间。

执行流程

  1. 先删除缓存
  2. 再写数据库
  3. 休眠xx毫秒(根据具体业务时间)
  4. 再次删除缓存

xx毫秒怎么确定?

需要评估项目读数据业务逻辑耗时,以确保读请求结束,写请求可删除读请求造成的缓存脏数据。

该策略还要考虑 redis 和数据库主从同步的耗时。最后的写数据的休眠时间:则在读数据业务逻辑的耗时的基础上,加上几百ms即可。比如:休眠1秒。

设置缓存过期时间

理论上,设置缓存过期时间,是保证最终一致性的解决方案。

所有的写操作以DB为准,只要到达缓存过期时间,则后面的读请求自然会从DB读取新值,然后回填缓存。

结合双删策略+缓存超时设置,这样最差的情况就是在超时时间内数据存在不一致,而且又增加写请求耗时。

写完数据库后,再次删除缓存成功保证

上述的方案有一个缺点,那就是操作完数据库后,由于种种原因删除缓存失败,这时,可能就会出现数据不一致的情况。

需提供保障重试方案。

方案一

具体流程

  1. 更新数据库数据
  2. 缓存因为种种问题删除失败
  3. 将需要删除的key发送至消息队列
  4. 自己消费消息,获得需要删除的key
  5. 继续重试删除操作,直到成功


然而,该方案有一个缺点,对业务线代码造成大量的侵入。于是有了方案二。

在方案二中,启动一个订阅程序去订阅数据库的binlog,获得需要操作的数据。在应用程序中,另起一段程序,获得这个订阅程序传来的信息,进行删除缓存操作。

方案二

具体流程

  1. 更新数据库数据
  2. 数据库会将操作信息写入binlog日志当中
  3. 订阅程序提取出所需要的数据以及key
  4. 另起一段非业务代码,获得该信息
  5. 尝试删除缓存操作,发现删除失败
  6. 将这些信息发送至消息队列
  7. 重新从消息队列中获得该数据,重试操作。

以上方案都是在业务中经常会碰到的场景,可以依据业务场景的复杂和对数据一致性的要求来选择具体的方案。

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