Redis和数据库的缓存一致性问题
GavinZhera 2019-10-26
redis和数据库的缓存一致性问题
缓存的读取流程
缓存更新策略
按照数据库和缓存的更新顺序有两种更新策略：（1）先更新数据库，再更新缓存；（2）先删除缓存，再更新数据库。（3）先更新数据库，再删缓存
先更新数据库，再更新缓存
这套方案，大家是普遍反对的。为什么呢？有如下两点原因。
原因一（线程安全角度）
同时有请求A和请求B进行更新操作，那么会出现
（1）线程A更新了数据库（2）线程B更新了数据库（3）线程B更新了缓存（4）线程A更新了缓存
这就出现请求A更新缓存应该比请求B更新缓存早才对，但是因为网络等原因，B却比A更早更新了缓存。这就导致了脏数据，因此不考虑。
原因二（业务场景角度）
有如下两点：
（1）如果你是一个写数据库场景比较多，而读数据场景比较少的业务需求，采用这种方案就会导致，数据压根还没读到，缓存就被频繁的更新，浪费性能。
（2）如果你写入数据库的值，并不是直接写入缓存的，而是要经过一系列复杂的计算再写入缓存。那么，每次写入数据库后，都再次计算写入缓存的值，无疑是浪费性能的。显然，删除缓存更为适合。
先删除缓存，再更新数据库
该方案会导致不一致的原因是。同时有一个请求A进行更新操作，另一个请求B进行查询操作。那么会出现如下情形:
（1）请求A进行写操作，删除缓存（2）请求B查询发现缓存不存在（3）请求B去数据库查询得到旧值（4）请求B将旧值写入缓存（5）请求A将新值写入数据库
上述情况就会导致不一致的情形出现。而且，如果不采用给缓存设置过期时间策略，该数据永远都是脏数据。
延时双删策略
在写库前后都进行redis.del(key)操作，并且设定合理的超时时间。
伪代码如下
转化为中文描述就是
（1）先淘汰缓存（2）再写数据库（这两步和原来一样）（3）休眠0.5秒，再次淘汰缓存
这么做，可以将1秒内所造成的缓存脏数据，再次删除。
那么，这个0.5秒怎么确定的，具体该休眠多久呢？
针对上面的情形，读者应该自行评估自己的项目的读数据业务逻辑的耗时。然后写数据的休眠时间则在读数据业务逻辑的耗时基础上，加几百ms即可。这么做的目的，就是确保读请求结束，写请求可以删除读请求造成的缓存脏数据。
第二次删除，如果删除失败怎么办？
第二次删除失败，就会出现如下情形。还是有两个请求，一个请求A进行更新操作，另一个请求B进行查询操作，为了方便，假设是单库：
（1）请求A进行写操作，删除缓存（2）请求B查询发现缓存不存在（3）请求B去数据库查询得到旧值（4）请求B将旧值写入缓存（5）请求A将新值写入数据库（6）请求A试图去删除请求B写入对缓存值，结果失败了。
ok,这也就是说。如果第二次删除缓存失败，会再次出现缓存和数据库不一致的问题。
如何解决？
具体解决方案，先更新数据库，再删缓存
先更新数据库，再删缓存
老外提出了一个缓存更新策略，名为《Cache-Aside Pattern》。其中就指出：
失效：应用程序先从cache取数据，没有得到，则从数据库中取数据，成功后，放到缓存中。
命中：应用程序从cache中取数据，取到后返回。
更新：先把数据存到数据库中，成功后，再让缓存失效。
这种情况不存在并发问题吗？
不是的。假设这会有两个请求，一个请求A做查询操作，一个请求B做更新操作，那么会有如下情形产生
（1）缓存刚好失效（2）请求A查询数据库，得一个旧值（3）请求B将新值写入数据库（4）请求B删除缓存（5）请求A将查到的旧值写入缓存
ok，如果发生上述情况，确实是会发生脏数据。
如何解决上述并发问题？
首先，给缓存设置有效时间是一种方案。其次，采用策略（2）里给出的异步延时删除策略，保证读请求完成以后，再进行删除操作。
还有其他造成不一致的原因吗？
有的，这也是缓存更新策略（2）和缓存更新策略（3）都存在的一个问题，如果删缓存失败了怎么办，那不是会有不一致的情况出现么。比如一个写数据请求，然后写入数据库了，删缓存失败了，这会就出现不一致的情况了。
如何解决？
提供一个保障的重试机制即可，这里给出两套方案。
方案一：
流程如下所示
（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：
流程如下图所示：
（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。
参考：
