Redis(六):缓存与数据库的双写一致性

只要用到redis,就可能会涉及到缓存与数据库的存储双写,只要是双写,就一定会有数据一致性的问题,因为这是两个原子操作(写数据库,写缓存)。

方案一:Cache Aside Pattern(旁路缓存模式)

最经典的缓存+数据库读写的模式,就是 Cache Aside Pattern:
1、读的时候,先读缓存,缓存没有的话,就读数据库,然后取出数据后放入缓存,同时返回响应。
2、更新的时候,先更新数据库,然后再删除缓存

问题一:为什么是删除缓存而不是更新缓存
1、线程A先发起一个写操作,第一步先更新数据库;
2、线程B再发起一个写操作,第二步更新了数据库;
3、由于网络等原因,线程B先更新了缓存;
4、线程A更新缓存。

这时候,缓存保存的是A的数据(老数据),数据库保存的是B的数据(新数据),数据不一致了,脏数据出现啦。如果是删除缓存取代更新缓存则不会出现这个脏数据问题。

image.png

问题二:删除缓存失败怎么办呢?

如果删除缓存失败,则会存在较长时间的数据不一致,这个时间会一直持续到缓存过期。

方案二:删除缓存重试机制(基于方案一优化)

在方案一种,如果删除缓存失败,则会存在较长时间的数据不一致,通常有一下几种解决办法:

1、延迟双删策略

延迟双删是先删Cache,后写DB,最后延迟一定时间,再次删Cache。

缺点:
(1)如果写操作比较频繁,可能会对Redis造成一定的压力;
(2)极端情况下,第二次延迟删Cache失败,还是会存在数据不一致问题;
所以实际上生产中应用较少

2、基于队列删缓存

引入高可用RocketMq消息队列之后,执行双写操作的Provider A的操作流程,有小幅度的调整。Provider A需要将删除Cache的操作,序列化成Rocketmq消息,然后写入高可用Rocketmq消息队列中间件即可。然后,由专门的消费者(Cache Delete Consumer)进行消息的消费,根据消息内容执行Cache记录删除工作。

DB和Redis双写的场景下,Provider A先更数据库,后基于消息队列删缓存的并发执行案例的执行流程

引入高可用的独立组件RocketMq消息队列之后,Provider A的写入逻辑变得很简单,删Cache的时候,只需要发送消息到RocketMq即可,大大简化了Provider A程序的写入逻辑。只是为了保证消息的高可靠传递,这里Provider A在发送消息的时候,需要使用同步发送模式,而不能使用异步发送的模式。

在消息投递的环节,由RocketMq高可用组件的ACK机制保证消息的高可靠投递。如果消息第一次消费失败,RocketMq会重复多次进行投递,确保消息被正常消费,如果一直不能被成功消费,在重复投递一定的次数之后(默认16次),消息会进入死信队列。系统的监控程序会对死信队列进行监控,一旦发现死信消息,监控程序会进行运维告警,由运维人员解决最终的缓存删除问题。除非Redis集群崩溃,一般都不会出现这样的极端情况。

3、队列删除缓存重试机制

直接基于队列删缓存,还是会存在一定的性能风险,比如消息队列阻塞,实际上我们生产环境的redis集群99%的时间是很稳定的,删除缓存不会失败,所以
我们可以先删除缓存,只有删除失败了,才通过消息队列重试再删除缓存。如下图

image.png

4、binlog异步删除缓存

通过队列删除缓存重试机制,虽然还不错,但是有业务代码侵入,可以通过binlog异步删除缓存,如下

image.png

不过这种方案限制性挺多,很多场景下,redis key跟数据库中变动的数据不一定能匹配,就是说,通过解析单一的binlog,还原不了key。所以通常还是推荐
第三种队列删除缓存重试机制,把删除缓存(重试删除)操作封装一下,业务调用方直接调用即可。

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