淺談數(shù)據(jù)庫緩存最終一致性的四種方案

更新時間：2021年04月13日 11:10:52 作者：牛牛碼特

緩存是軟件開發(fā)中一個非常有用的概念，數(shù)據(jù)庫緩存更是在項目中必然會遇到的場景，緩存一致性的保證，更是在面試中被反復(fù)問到。下面我們就一起來了解一下

背景

緩存是軟件開發(fā)中一個非常有用的概念，數(shù)據(jù)庫緩存更是在項目中必然會遇到的場景。而緩存一致性的保證，更是在面試中被反復(fù)問到，這里進(jìn)行一下總結(jié)，針對不同的要求，選擇恰到好處的一致性方案。

緩存是什么

存儲的速度是有區(qū)別的。緩存就是把低速存儲的結(jié)果，臨時保存在高速存儲的技術(shù)。

如圖所示，金字塔更上面的存儲，可以作為下面存儲的緩存。

我們本次的討論，主要針對數(shù)據(jù)庫緩存場景，將以redis作為mysql的緩存為案例來進(jìn)行。

為什么需要緩存

存儲如mysql通常支持完整的ACID特性，因為可靠性，持久性等因素，性能普遍不高，高并發(fā)的查詢會給mysql帶來壓力，造成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的不穩(wěn)定。同時也容易產(chǎn)生延遲。

根據(jù)局部性原理，80%請求會落到20%的熱點數(shù)據(jù)上，在讀多寫少場景，增加一層緩存非常有助提升系統(tǒng)吞吐量和健壯性。

存在問題

存儲的數(shù)據(jù)隨著時間可能會發(fā)生變化，而緩存中的數(shù)據(jù)就會不一致。具體能容忍的不一致時間，需要具體業(yè)務(wù)具體分析，但是通常的業(yè)務(wù)，都需要做到最終一致。

redis作為mysql緩存

通常的開發(fā)模式中，都會使用mysql作為存儲，而redis作為緩存，加速和保護(hù)mysql。但是，當(dāng)mysql數(shù)據(jù)更新之后，redis怎么保持同步呢。

強(qiáng)一致性同步成本太高，如果追求強(qiáng)一致，那么沒必要用緩存了，直接用mysql即可。通?？紤]的，都是最終一致性。

解決方案

方案一

通過key的過期時間，mysql更新時，redis不更新。

這種方式實現(xiàn)簡單，但不一致的時間會很長。如果讀請求非常頻繁，且過期時間比較長，則會產(chǎn)生很多長期的臟數(shù)據(jù)。

優(yōu)點：

開發(fā)成本低，易于實現(xiàn)；

管理成本低，出問題的概率會比較小。

不足：

完全依賴過期時間，時間太短容易緩存頻繁失效，太長容易有長時間更新延遲（不一致）

方案二

在方案一的基礎(chǔ)上擴(kuò)展，通過key的過期時間兜底，并且，在更新mysql時，同時更新redis。

優(yōu)點：

相對方案一，更新延遲更小。

不足：

如果更新mysql成功，更新redis卻失敗，就退化到了方案一；

在高并發(fā)場景，業(yè)務(wù)server需要和mysql,redis同時進(jìn)行連接。這樣是損耗雙倍的連接資源，容易造成連接數(shù)過多的問題。

方案三

針對方案二的同步寫redis進(jìn)行優(yōu)化，增加消息隊列，將redis更新操作交給kafka，由消息隊列保證可靠性，再搭建一個消費(fèi)服務(wù)，來異步更新redis。

優(yōu)點：

消息隊列可以用一個句柄，很多消息隊列客戶端還支持本地緩存發(fā)送，有效解決了方案二連接數(shù)過多的問題；

使用消息隊列，實現(xiàn)了邏輯上的解耦；

消息隊列本身具有可靠性，通過手動提交等手段，可以至少一次消費(fèi)到redis。

不足：

依舊解決不了時序性問題，如果多臺業(yè)務(wù)服務(wù)器分別處理針對同一行數(shù)據(jù)的兩條請求，舉個栗子，a = 1；a = 5; 如果mysql中是第一條先執(zhí)行，而進(jìn)入kafka的順序是第二條先執(zhí)行，那么數(shù)據(jù)就會產(chǎn)生不一致。

引入了消息隊列，同時要增加服務(wù)消費(fèi)消息，成本較高，還有重復(fù)消費(fèi)的風(fēng)險。