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          緩存和數(shù)據(jù)庫(kù)一致性問題,看這篇就夠了

          共 7156字,需瀏覽 15分鐘

           ·

          2021-10-17 15:42

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          你好,我是 小富。

          如何保證緩存和數(shù)據(jù)庫(kù)一致性,這是一個(gè)老生常談的話題了。

          但很多人對(duì)這個(gè)問題,依舊有很多疑惑:

          • 到底是更新緩存還是刪緩存?
          • 到底選擇先更新數(shù)據(jù)庫(kù),再刪除緩存,還是先刪除緩存,再更新數(shù)據(jù)庫(kù)?
          • 為什么要引入消息隊(duì)列保證一致性?
          • 延遲雙刪會(huì)有什么問題?到底要不要用?
          • ...

          這篇文章,我們就來把這些問題講清楚。

          這篇文章干貨很多,希望你可以耐心讀完。

          引入緩存提高性能

          我們從最簡(jiǎn)單的場(chǎng)景開始講起。

          如果你的業(yè)務(wù)處于起步階段,流量非常小,那無(wú)論是讀請(qǐng)求還是寫請(qǐng)求,直接操作數(shù)據(jù)庫(kù)即可,這時(shí)你的架構(gòu)模型是這樣的:

          但隨著業(yè)務(wù)量的增長(zhǎng),你的項(xiàng)目請(qǐng)求量越來越大,這時(shí)如果每次都從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀數(shù)據(jù),那肯定會(huì)有性能問題。

          這個(gè)階段通常的做法是,引入「緩存」來提高讀性能,架構(gòu)模型就變成了這樣:

          當(dāng)下優(yōu)秀的緩存中間件,當(dāng)屬 Redis 莫屬,它不僅性能非常高,還提供了很多友好的數(shù)據(jù)類型,可以很好地滿足我們的業(yè)務(wù)需求。

          但引入緩存之后,你就會(huì)面臨一個(gè)問題:之前數(shù)據(jù)只存在數(shù)據(jù)庫(kù)中,現(xiàn)在要放到緩存中讀取,具體要怎么存呢?

          最簡(jiǎn)單直接的方案是「全量數(shù)據(jù)刷到緩存中」:

          • 數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù),全量刷入緩存(不設(shè)置失效時(shí)間)
          • 寫請(qǐng)求只更新數(shù)據(jù)庫(kù),不更新緩存
          • 啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)任務(wù),定時(shí)把數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù),更新到緩存中

          這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是,所有讀請(qǐng)求都可以直接「命中」緩存,不需要再查數(shù)據(jù)庫(kù),性能非常高。

          但缺點(diǎn)也很明顯,有 2 個(gè)問題:

          1. 緩存利用率低:不經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù),還一直留在緩存中
          2. 數(shù)據(jù)不一致:因?yàn)槭恰付〞r(shí)」刷新緩存,緩存和數(shù)據(jù)庫(kù)存在不一致(取決于定時(shí)任務(wù)的執(zhí)行頻率)

          所以,這種方案一般更適合業(yè)務(wù)「體量小」,且對(duì)數(shù)據(jù)一致性要求不高的業(yè)務(wù)場(chǎng)景。

          那如果我們的業(yè)務(wù)體量很大,怎么解決這 2 個(gè)問題呢?

          緩存利用率和一致性問題

          先來看第一個(gè)問題,如何提高緩存利用率?

          想要緩存利用率「最大化」,我們很容易想到的方案是,緩存中只保留最近訪問的「熱數(shù)據(jù)」。但具體要怎么做呢?

          我們可以這樣優(yōu)化:

          • 寫請(qǐng)求依舊只寫數(shù)據(jù)庫(kù)
          • 讀請(qǐng)求先讀緩存,如果緩存不存在,則從數(shù)據(jù)庫(kù)讀取,并重建緩存
          • 同時(shí),寫入緩存中的數(shù)據(jù),都設(shè)置失效時(shí)間

          這樣一來,緩存中不經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù),隨著時(shí)間的推移,都會(huì)逐漸「過期」淘汰掉,最終緩存中保留的,都是經(jīng)常被訪問的「熱數(shù)據(jù)」,緩存利用率得以最大化。

          再來看數(shù)據(jù)一致性問題。

          要想保證緩存和數(shù)據(jù)庫(kù)「實(shí)時(shí)」一致,那就不能再用定時(shí)任務(wù)刷新緩存了。

          所以,當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生更新時(shí),我們不僅要操作數(shù)據(jù)庫(kù),還要一并操作緩存。具體操作就是,修改一條數(shù)據(jù)時(shí),不僅要更新數(shù)據(jù)庫(kù),也要連帶緩存一起更新。

          但數(shù)據(jù)庫(kù)和緩存都更新,又存在先后問題,那對(duì)應(yīng)的方案就有 2 個(gè):

          1. 先更新緩存,后更新數(shù)據(jù)庫(kù)
          2. 先更新數(shù)據(jù)庫(kù),后更新緩存

          哪個(gè)方案更好呢?

          先不考慮并發(fā)問題,正常情況下,無(wú)論誰(shuí)先誰(shuí)后,都可以讓兩者保持一致,但現(xiàn)在我們需要重點(diǎn)考慮「異常」情況。

          因?yàn)椴僮鞣譃閮刹剑敲淳秃苡锌赡艽嬖凇傅谝徊匠晒Α⒌诙绞 沟那闆r發(fā)生。

          這 2 種方案我們一個(gè)個(gè)來分析。

          1) 先更新緩存,后更新數(shù)據(jù)庫(kù)

          如果緩存更新成功了,但數(shù)據(jù)庫(kù)更新失敗,那么此時(shí)緩存中是最新值,但數(shù)據(jù)庫(kù)中是「舊值」。

          雖然此時(shí)讀請(qǐng)求可以命中緩存,拿到正確的值,但是,一旦緩存「失效」,就會(huì)從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取到「舊值」,重建緩存也是這個(gè)舊值。

          這時(shí)用戶會(huì)發(fā)現(xiàn)自己之前修改的數(shù)據(jù)又「變回去」了,對(duì)業(yè)務(wù)造成影響。

          2) 先更新數(shù)據(jù)庫(kù),后更新緩存

          如果數(shù)據(jù)庫(kù)更新成功了,但緩存更新失敗,那么此時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中是最新值,緩存中是「舊值」。

          之后的讀請(qǐng)求讀到的都是舊數(shù)據(jù),只有當(dāng)緩存「失效」后,才能從數(shù)據(jù)庫(kù)中得到正確的值。

          這時(shí)用戶會(huì)發(fā)現(xiàn),自己剛剛修改了數(shù)據(jù),但卻看不到變更,一段時(shí)間過后,數(shù)據(jù)才變更過來,對(duì)業(yè)務(wù)也會(huì)有影響。

          可見,無(wú)論誰(shuí)先誰(shuí)后,但凡后者發(fā)生異常,就會(huì)對(duì)業(yè)務(wù)造成影響。那怎么解決這個(gè)問題呢?

          別急,后面我會(huì)詳細(xì)給出對(duì)應(yīng)的解決方案。

          我們繼續(xù)分析,除了操作失敗問題,還有什么場(chǎng)景會(huì)影響數(shù)據(jù)一致性?

          這里我們還需要重點(diǎn)關(guān)注:并發(fā)問題

          并發(fā)引發(fā)的一致性問題

          假設(shè)我們采用「先更新數(shù)據(jù)庫(kù),再更新緩存」的方案,并且兩步都可以「成功執(zhí)行」的前提下,如果存在并發(fā),情況會(huì)是怎樣的呢?

          有線程 A 和線程 B 兩個(gè)線程,需要更新「同一條」數(shù)據(jù),會(huì)發(fā)生這樣的場(chǎng)景:

          1. 線程 A 更新數(shù)據(jù)庫(kù)(X = 1)
          2. 線程 B 更新數(shù)據(jù)庫(kù)(X = 2)
          3. 線程 B 更新緩存(X = 2)
          4. 線程 A 更新緩存(X = 1)

          最終 X 的值在緩存中是 1,在數(shù)據(jù)庫(kù)中是 2,發(fā)生不一致。

          也就是說,A 雖然先于 B 發(fā)生,但 B 操作數(shù)據(jù)庫(kù)和緩存的時(shí)間,卻要比 A 的時(shí)間短,執(zhí)行時(shí)序發(fā)生「錯(cuò)亂」,最終這條數(shù)據(jù)結(jié)果是不符合預(yù)期的。

          同樣地,采用「先更新緩存,再更新數(shù)據(jù)庫(kù)」的方案,也會(huì)有類似問題,這里不再詳述。

          除此之外,我們從「緩存利用率」的角度來評(píng)估這個(gè)方案,也是不太推薦的。

          這是因?yàn)槊看螖?shù)據(jù)發(fā)生變更,都「無(wú)腦」更新緩存,但是緩存中的數(shù)據(jù)不一定會(huì)被「馬上讀取」,這就會(huì)導(dǎo)致緩存中可能存放了很多不常訪問的數(shù)據(jù),浪費(fèi)緩存資源。

          而且很多情況下,寫到緩存中的值,并不是與數(shù)據(jù)庫(kù)中的值一一對(duì)應(yīng)的,很有可能是先查詢數(shù)據(jù)庫(kù),再經(jīng)過一系列「計(jì)算」得出一個(gè)值,才把這個(gè)值才寫到緩存中。

          由此可見,這種「更新數(shù)據(jù)庫(kù) + 更新緩存」的方案,不僅緩存利用率不高,還會(huì)造成機(jī)器性能的浪費(fèi)。

          所以此時(shí)我們需要考慮另外一種方案:刪除緩存

          刪除緩存可以保證一致性嗎?

          刪除緩存對(duì)應(yīng)的方案也有 2 種:

          1. 先刪除緩存,后更新數(shù)據(jù)庫(kù)
          2. 先更新數(shù)據(jù)庫(kù),后刪除緩存

          經(jīng)過前面的分析我們已經(jīng)得知,但凡「第二步」操作失敗,都會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致。

          這里我不再詳述具體場(chǎng)景,你可以按照前面的思路推演一下,就可以看到依舊存在數(shù)據(jù)不一致的情況。

          這里我們重點(diǎn)來看「并發(fā)」問題。

          1) 先刪除緩存,后更新數(shù)據(jù)庫(kù)

          如果有 2 個(gè)線程要并發(fā)「讀寫」數(shù)據(jù),可能會(huì)發(fā)生以下場(chǎng)景:

          1. 線程 A 要更新 X = 2(原值 X = 1)
          2. 線程 A 先刪除緩存
          3. 線程 B 讀緩存,發(fā)現(xiàn)不存在,從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取到舊值(X = 1)
          4. 線程 A 將新值寫入數(shù)據(jù)庫(kù)(X = 2)
          5. 線程 B 將舊值寫入緩存(X = 1)

          最終 X 的值在緩存中是 1(舊值),在數(shù)據(jù)庫(kù)中是 2(新值),發(fā)生不一致。

          可見,先刪除緩存,后更新數(shù)據(jù)庫(kù),當(dāng)發(fā)生「讀+寫」并發(fā)時(shí),還是存在數(shù)據(jù)不一致的情況。

          2) 先更新數(shù)據(jù)庫(kù),后刪除緩存

          依舊是 2 個(gè)線程并發(fā)「讀寫」數(shù)據(jù):

          1. 緩存中 X 不存在(數(shù)據(jù)庫(kù) X = 1)
          2. 線程?A?讀取數(shù)據(jù)庫(kù),得到舊值(X?=?1)
          3. 線程 B 更新數(shù)據(jù)庫(kù)(X = 2)
          4. 線程 B 刪除緩存
          5. 線程 A 將舊值寫入緩存(X = 1)

          最終 X 的值在緩存中是 1(舊值),在數(shù)據(jù)庫(kù)中是 2(新值),也發(fā)生不一致。

          這種情況「理論」來說是可能發(fā)生的,但實(shí)際真的有可能發(fā)生嗎?

          其實(shí)概率「很低」,這是因?yàn)樗仨殱M足 3 個(gè)條件:

          1. 緩存剛好已失效
          2. 讀請(qǐng)求 + 寫請(qǐng)求并發(fā)
          3. 更新數(shù)據(jù)庫(kù) + 刪除緩存的時(shí)間(步驟 3-4),要比讀數(shù)據(jù)庫(kù) + 寫緩存時(shí)間短(步驟 2 和 5)

          仔細(xì)想一下,條件 3 發(fā)生的概率其實(shí)是非常低的。

          因?yàn)閷憯?shù)據(jù)庫(kù)一般會(huì)先「加鎖」,所以寫數(shù)據(jù)庫(kù),通常是要比讀數(shù)據(jù)庫(kù)的時(shí)間更長(zhǎng)的。

          這么來看,「先更新數(shù)據(jù)庫(kù) + 再刪除緩存」的方案,是可以保證數(shù)據(jù)一致性的。

          所以,我們應(yīng)該采用這種方案,來操作數(shù)據(jù)庫(kù)和緩存。

          好,解決了并發(fā)問題,我們繼續(xù)來看前面遺留的,第二步執(zhí)行「失敗」導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致的問題

          如何保證兩步都執(zhí)行成功?

          前面我們分析到,無(wú)論是更新緩存還是刪除緩存,只要第二步發(fā)生失敗,那么就會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)和緩存不一致。

          保證第二步成功執(zhí)行,就是解決問題的關(guān)鍵。

          想一下,程序在執(zhí)行過程中發(fā)生異常,最簡(jiǎn)單的解決辦法是什么?

          答案是:重試

          是的,其實(shí)這里我們也可以這樣做。

          無(wú)論是先操作緩存,還是先操作數(shù)據(jù)庫(kù),但凡后者執(zhí)行失敗了,我們就可以發(fā)起重試,盡可能地去做「補(bǔ)償」。

          那這是不是意味著,只要執(zhí)行失敗,我們「無(wú)腦重試」就可以了呢?

          答案是否定的。現(xiàn)實(shí)情況往往沒有想的這么簡(jiǎn)單,失敗后立即重試的問題在于:

          • 立即重試很大概率「還會(huì)失敗」
          • 「重試次數(shù)」設(shè)置多少才合理?
          • 重試會(huì)一直「占用」這個(gè)線程資源,無(wú)法服務(wù)其它客戶端請(qǐng)求

          看到了么,雖然我們想通過重試的方式解決問題,但這種「同步」重試的方案依舊不嚴(yán)謹(jǐn)。

          那更好的方案應(yīng)該怎么做?

          答案是:異步重試。什么是異步重試?

          其實(shí)就是把重試請(qǐng)求寫到「消息隊(duì)列」中,然后由專門的消費(fèi)者來重試,直到成功。

          或者更直接的做法,為了避免第二步執(zhí)行失敗,我們可以把操作緩存這一步,直接放到消息隊(duì)列中,由消費(fèi)者來操作緩存。

          到這里你可能會(huì)問,寫消息隊(duì)列也有可能會(huì)失敗啊?而且,引入消息隊(duì)列,這又增加了更多的維護(hù)成本,這樣做值得嗎?

          這個(gè)問題很好,但我們思考這樣一個(gè)問題:如果在執(zhí)行失敗的線程中一直重試,還沒等執(zhí)行成功,此時(shí)如果項(xiàng)目「重啟」了,那這次重試請(qǐng)求也就「丟失」了,那這條數(shù)據(jù)就一直不一致了。

          所以,這里我們必須把重試或第二步操作放到另一個(gè)「服務(wù)」中,這個(gè)服務(wù)用「消息隊(duì)列」最為合適。這是因?yàn)橄㈥?duì)列的特性,正好符合我們的需求:

          • 消息隊(duì)列保證可靠性:寫到隊(duì)列中的消息,成功消費(fèi)之前不會(huì)丟失(重啟項(xiàng)目也不擔(dān)心)
          • 消息隊(duì)列保證消息成功投遞:下游從隊(duì)列拉取消息,成功消費(fèi)后才會(huì)刪除消息,否則還會(huì)繼續(xù)投遞消息給消費(fèi)者(符合我們重試的場(chǎng)景)

          至于寫隊(duì)列失敗和消息隊(duì)列的維護(hù)成本問題:

          • 寫隊(duì)列失敗:操作緩存和寫消息隊(duì)列,「同時(shí)失敗」的概率其實(shí)是很小的
          • 維護(hù)成本:我們項(xiàng)目中一般都會(huì)用到消息隊(duì)列,維護(hù)成本并沒有新增很多

          所以,引入消息隊(duì)列來解決這個(gè)問題,是比較合適的。這時(shí)架構(gòu)模型就變成了這樣:

          那如果你確實(shí)不想在應(yīng)用中去寫消息隊(duì)列,是否有更簡(jiǎn)單的方案,同時(shí)又可以保證一致性呢?

          方案還是有的,這就是近幾年比較流行的解決方案:訂閱數(shù)據(jù)庫(kù)變更日志,再操作緩存

          具體來講就是,我們的業(yè)務(wù)應(yīng)用在修改數(shù)據(jù)時(shí),「只需」修改數(shù)據(jù)庫(kù),無(wú)需操作緩存。

          那什么時(shí)候操作緩存呢?這就和數(shù)據(jù)庫(kù)的「變更日志」有關(guān)了。

          拿 MySQL 舉例,當(dāng)一條數(shù)據(jù)發(fā)生修改時(shí),MySQL 就會(huì)產(chǎn)生一條變更日志(Binlog),我們可以訂閱這個(gè)日志,拿到具體操作的數(shù)據(jù),然后再根據(jù)這條數(shù)據(jù),去刪除對(duì)應(yīng)的緩存。

          訂閱變更日志,目前也有了比較成熟的開源中間件,例如阿里的 canal,使用這種方案的優(yōu)點(diǎn)在于:

          • 無(wú)需考慮寫消息隊(duì)列失敗情況:只要寫 MySQL 成功,Binlog 肯定會(huì)有
          • 自動(dòng)投遞到下游隊(duì)列:canal 自動(dòng)把數(shù)據(jù)庫(kù)變更日志「投遞」給下游的消息隊(duì)列

          當(dāng)然,與此同時(shí),我們需要投入精力去維護(hù) canal 的高可用和穩(wěn)定性。

          如果你有留意觀察很多數(shù)據(jù)庫(kù)的特性,就會(huì)發(fā)現(xiàn)其實(shí)很多數(shù)據(jù)庫(kù)都逐漸開始提供「訂閱變更日志」的功能了,相信不遠(yuǎn)的將來,我們就不用通過中間件來拉取日志,自己寫程序就可以訂閱變更日志了,這樣可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化流程。

          至此,我們可以得出結(jié)論,想要保證數(shù)據(jù)庫(kù)和緩存一致性,推薦采用「先更新數(shù)據(jù)庫(kù),再刪除緩存」方案,并配合「消息隊(duì)列」或「訂閱變更日志」的方式來做

          主從庫(kù)延遲和延遲雙刪問題

          到這里,還有 2 個(gè)問題,是我們沒有重點(diǎn)分析過的。

          第一個(gè)問題,還記得前面講到的「先刪除緩存,再更新數(shù)據(jù)庫(kù)」方案,導(dǎo)致不一致的場(chǎng)景么?

          這里我再把例子拿過來讓你復(fù)習(xí)一下:

          2 個(gè)線程要并發(fā)「讀寫」數(shù)據(jù),可能會(huì)發(fā)生以下場(chǎng)景:

          1. 線程 A 要更新 X = 2(原值 X = 1)
          2. 線程 A 先刪除緩存
          3. 線程 B 讀緩存,發(fā)現(xiàn)不存在,從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取到舊值(X = 1)
          4. 線程 A 將新值寫入數(shù)據(jù)庫(kù)(X = 2)
          5. 線程 B 將舊值寫入緩存(X = 1)

          最終 X 的值在緩存中是 1(舊值),在數(shù)據(jù)庫(kù)中是 2(新值),發(fā)生不一致。

          第二個(gè)問題:是關(guān)于「讀寫分離 + 主從復(fù)制延遲」情況下,緩存和數(shù)據(jù)庫(kù)一致性問題。

          在「先更新數(shù)據(jù)庫(kù),再刪除緩存」方案下,「讀寫分離 + 主從庫(kù)延遲」其實(shí)也會(huì)導(dǎo)致不一致:

          1. 線程 A 更新主庫(kù) X = 2(原值 X = 1)
          2. 線程 A 刪除緩存
          3. 線程 B 查詢緩存,沒有命中,查詢「從庫(kù)」得到舊值(從庫(kù) X = 1)
          4. 從庫(kù)「同步」完成(主從庫(kù) X = 2)
          5. 線程 B 將「舊值」寫入緩存(X = 1)

          最終 X 的值在緩存中是 1(舊值),在主從庫(kù)中是 2(新值),也發(fā)生不一致。

          看到了么?這 2 個(gè)問題的核心在于:緩存都被回種了「舊值」

          那怎么解決這類問題呢?

          最有效的辦法就是,把緩存刪掉

          但是,不能立即刪,而是需要「延遲刪」,這就是業(yè)界給出的方案:緩存延遲雙刪策略

          按照延時(shí)雙刪策略,這 2 個(gè)問題的解決方案是這樣的:

          解決第一個(gè)問題:在線程 A 刪除緩存、更新完數(shù)據(jù)庫(kù)之后,先「休眠一會(huì)」,再「刪除」一次緩存。

          解決第二個(gè)問題:線程 A 可以生成一條「延時(shí)消息」,寫到消息隊(duì)列中,消費(fèi)者延時(shí)「刪除」緩存。

          這兩個(gè)方案的目的,都是為了把緩存清掉,這樣一來,下次就可以從數(shù)據(jù)庫(kù)讀取到最新值,寫入緩存。

          但問題來了,這個(gè)「延遲刪除」緩存,延遲時(shí)間到底設(shè)置要多久呢?

          • 問題1:延遲時(shí)間要大于「主從復(fù)制」的延遲時(shí)間
          • 問題2:延遲時(shí)間要大于線程 B 讀取數(shù)據(jù)庫(kù) + 寫入緩存的時(shí)間

          但是,這個(gè)時(shí)間在分布式和高并發(fā)場(chǎng)景下,其實(shí)是很難評(píng)估的

          很多時(shí)候,我們都是憑借經(jīng)驗(yàn)大致估算這個(gè)延遲時(shí)間,例如延遲 1-5s,只能盡可能地降低不一致的概率。

          所以你看,采用這種方案,也只是盡可能保證一致性而已,極端情況下,還是有可能發(fā)生不一致。

          所以實(shí)際使用中,我還是建議你采用「先更新數(shù)據(jù)庫(kù),再刪除緩存」的方案,同時(shí),要盡可能地保證「主從復(fù)制」不要有太大延遲,降低出問題的概率。

          可以做到強(qiáng)一致嗎?

          看到這里你可能會(huì)想,這些方案還是不夠完美,我就想讓緩存和數(shù)據(jù)庫(kù)「強(qiáng)一致」,到底能不能做到呢?

          其實(shí)很難。

          要想做到強(qiáng)一致,最常見的方案是 2PC、3PC、Paxos、Raft 這類一致性協(xié)議,但它們的性能往往比較差,而且這些方案也比較復(fù)雜,還要考慮各種容錯(cuò)問題。

          相反,這時(shí)我們換個(gè)角度思考一下,我們引入緩存的目的是什么?

          沒錯(cuò),性能

          一旦我們決定使用緩存,那必然要面臨一致性問題。性能和一致性就像天平的兩端,無(wú)法做到都滿足要求。

          而且,就拿我們前面講到的方案來說,當(dāng)操作數(shù)據(jù)庫(kù)和緩存完成之前,只要有其它請(qǐng)求可以進(jìn)來,都有可能查到「中間狀態(tài)」的數(shù)據(jù)。

          所以如果非要追求強(qiáng)一致,那必須要求所有更新操作完成之前期間,不能有「任何請(qǐng)求」進(jìn)來。

          雖然我們可以通過加「分布鎖」的方式來實(shí)現(xiàn),但我們要付出的代價(jià),很可能會(huì)超過引入緩存帶來的性能提升。

          所以,既然決定使用緩存,就必須容忍「一致性」問題,我們只能盡可能地去降低問題出現(xiàn)的概率。

          同時(shí)我們也要知道,緩存都是有「失效時(shí)間」的,就算在這期間存在短期不一致,我們依舊有失效時(shí)間來兜底,這樣也能達(dá)到最終一致。

          總結(jié)

          好了,總結(jié)一下這篇文章的重點(diǎn)。

          1、想要提高應(yīng)用的性能,可以引入「緩存」來解決

          2、引入緩存后,需要考慮緩存和數(shù)據(jù)庫(kù)一致性問題,可選的方案有:「更新數(shù)據(jù)庫(kù) + 更新緩存」、「更新數(shù)據(jù)庫(kù) + 刪除緩存」

          3、更新數(shù)據(jù)庫(kù) + 更新緩存方案,在「并發(fā)」場(chǎng)景下無(wú)法保證緩存和數(shù)據(jù)一致性,且存在「緩存資源浪費(fèi)」和「機(jī)器性能浪費(fèi)」的情況發(fā)生

          4、在更新數(shù)據(jù)庫(kù) + 刪除緩存的方案中,「先刪除緩存,再更新數(shù)據(jù)庫(kù)」在「并發(fā)」場(chǎng)景下依舊有數(shù)據(jù)不一致問題,解決方案是「延遲雙刪」,但這個(gè)延遲時(shí)間很難評(píng)估,所以推薦用「先更新數(shù)據(jù)庫(kù),再刪除緩存」的方案

          5、在「先更新數(shù)據(jù)庫(kù),再刪除緩存」方案下,為了保證兩步都成功執(zhí)行,需配合「消息隊(duì)列」或「訂閱變更日志」的方案來做,本質(zhì)是通過「重試」的方式保證數(shù)據(jù)一致性

          6、在「先更新數(shù)據(jù)庫(kù),再刪除緩存」方案下,「讀寫分離 + 主從庫(kù)延遲」也會(huì)導(dǎo)致緩存和數(shù)據(jù)庫(kù)不一致,緩解此問題的方案是「延遲雙刪」,憑借經(jīng)驗(yàn)發(fā)送「延遲消息」到隊(duì)列中,延遲刪除緩存,同時(shí)也要控制主從庫(kù)延遲,盡可能降低不一致發(fā)生的概率

          后記

          本以為這個(gè)老生常談的話題,寫起來很好寫,沒想到在寫的過程中,還是挖到了很多之前沒有深度思考過的細(xì)節(jié)。

          在這里我也分享 4 點(diǎn)心得給你:

          1、性能和一致性不能同時(shí)滿足,為了性能考慮,通常會(huì)采用「最終一致性」的方案

          2、掌握緩存和數(shù)據(jù)庫(kù)一致性問題,核心問題有 3 點(diǎn):緩存利用率、并發(fā)、緩存 + 數(shù)據(jù)庫(kù)一起成功問題

          3、失敗場(chǎng)景下要保證一致性,常見手段就是「重試」,同步重試會(huì)影響吞吐量,所以通常會(huì)采用異步重試的方案

          4、訂閱變更日志的思想,本質(zhì)是把權(quán)威數(shù)據(jù)源(例如 MySQL)當(dāng)做 leader 副本,讓其它異質(zhì)系統(tǒng)(例如 Redis / Elasticsearch)成為它的 follower 副本,通過同步變更日志的方式,保證 leader 和 follower 之間保持一致

          很多一致性問題,都會(huì)采用這些方案來解決,希望我的這些心得對(duì)你有所啟發(fā)。

          我是小富~,如果對(duì)你有用在看關(guān)注支持下,咱們下期見~


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