缓存一致性

1 为什么需要缓存?

读多写少且更新频率低的场景,通过增加缓存层,提高查询吞吐量和降低响应时间。

2 缓存的缺点

2.1 缓存层和持久化层的一致性问题(数据内容不一致,变更非实时同步)。

2.2 缓存失效引发持久化层压力增大

2.3 内存成本高

3 缓存选择

更新频率

数据一致性要求

存储量级(大量redis,少量本地缓存)

4 常见缓存

4.1 Cache-Aside

读请求旁路写入缓存,写请求删除缓存


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优点:

  • 写时删除而不是写时更新缓存,更省内存。

  • 相比于先删缓存后更新db,减小db和cache不一致的概率。

  • 避免多次连续写的并发问题。

  • 加分布式锁可以实现强一致性

不足:

  • 删除缓存后,重新更新缓存前。大量读请求进来,对DB造成压力。(读DB前加分布式锁,降低DB读压力)

  • 缓存不一致问题仍然存在(可能是读了从库或操作时间顺序不同等原因,可以设置一个过期时间或加分布式锁DB+cache操作原子化)

4.2 监听binlog

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适用于对最终一致性要求高,读流量大,写流量小。

优点:

  • 保证缓存最终一致性(避免多个消费者的消息同步问题 可以按顺序消费mq,比如按照主键id顺序消费。

或者使用分布式锁并比较更新时间实现缓存更新)

  • 对读操作无入侵,不需要再更新缓存。

  • 适合构建纯读缓存服务。

  • 写缓存逻辑错误时,可以通过mq实现消息回放。

缺点:

  • 引入中间件增加复杂度,实效性取决于mq是否积压

4.3 Write-Through 直接写缓存

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直写模式, DB和缓存更新封装在一起。

优点:

  • 通过事物保证强一致性

  • 对读操作无入侵

缺点:

  • 更新效率低(两个都成功才算成功,增加事物执行时间)

4.4 Write-Behind 先写缓存

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读写都在缓存,异步持久化

优点:

  • 写吞吐量大(适合写频繁场景,如秒杀)

缺点:

  • 一致性差

5 缓存准确性

1 核心数据,读数据值分布比例埋点监控(比如枚举值比例,空和非空值比例)。

2 核心数据周期全量刷表,进行数据重建。

3 核心数据校验,db和cache缓存数据后台比较。

4 核心数据有生产mq积压报警。

5 数据重建:缓存生产逻辑错误时刷数据脚本,并发刷表重建缓存。

6 非重要数据,可以通过过期时间更新缓存。

6 总结

  • 写少读多 cache-aside 监听binlog

  • 写多读多 Write-Through

  • 写极端多 Write-Behind

  • 一致性要求低cache-aside

  • 最终一致性要求较高 监听binlog

  • 强一致性要求高 cache-aside+分布式锁 Write-Through

参考

浅谈缓存最终一致性的解决方案 - 腾讯云开发者社区-腾讯云

携程缓存一致性实践

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