如何保证redis缓存与数据一致性问题

对于读多写少的高并发场景,我们会经常使用缓存来进行优化。比如说支付宝的余额展示功能,实际上99%的时候都是查询,1%的请求是变更(除非是土豪,每秒钟都有收入在不断更改余额),所以,我们在这样的场景下,可以加入缓存,用户->余额。

以下这张图是我们读取数据的操作。

Redis缓存与数据一致性问题

那么基于上面的这个出发点,问题就来了,当用户的余额发生变化的时候,如何更新缓存中的数据,也就是说。

  1. 我是先更新缓存中的数据再更新数据库的数据;
  2. 还是先修改数据库中的数据再更新缓存中的数据

这就是我们经常会在面试遇到的问题,数据库的数据和缓存中的数据如何达到一致性?首先,可以肯定的是,redis中的数据和数据库中的数据不可能保证事务性达到统一的,这个是毫无疑问的,所以在实际应用中,我们都是基于当前的场景进行权衡降低出现不一致问题的出现概率。

此外我们还可以通过给缓存设置一个过期时间,无论以上的两种操作使用哪一种,都能够在理论上保持数据的最终一致性。这种方案下,在写数据的时候,都以数据库为主,先把数据库数据写入后,再更新缓存,如果失败了,那么原来的缓存无论是否存在,那么只要经过过期时间,那么读操作时,就会重新从数据库中读出,然后同步到缓存中。

我们接着讨论以上两种操作:

1.先删除缓存,再更新数据库。在大型分布式系统环境下,就需要考虑并发时的问题了。

这种处理方式,可能会有如下情况,线程A,写入(更新)数据时,先删除缓存后,同时,有一个线程B,此时去读数据,先去缓存中读,此时刚被线程A删除了,于是去数据库读还未被线程A更新的数据,这时候就会读到脏数据了。 紧接着,线程B会把脏数据写入缓存,而线程A会把更新后的数据写入数据库。导致缓存与数据不一致。

参考方式: 给缓存设置过期时间,否则会一直读到脏数据。

处理方式:

网上有几种处理方式:

  1. 双删策略
    处理步骤:
  2. 先删除缓存。
    2.写入数据库
    3.休眠一秒。执行删除缓存(目的是把1秒内产生的脏数据重新从缓存中删除)

缺点: 需要把控好休眠时间,同时时间可能会过长,当请求量很大时,再短的时间也会造成响应过长。其次这个请求时间是跟读操作时,会产生脏数据的时间有关的。

如果采用读写分离数据库的情况呢? 跟以上情况的区别就在于,当线程B去读数据库时,可能读到的是还未更新到从库的脏数据,因为当我们休眠是,不仅需要考虑读操作的完整执行完的时间,还需要加主从复制这段时间的几百Ms。

还是继续这个问题,分为两次删除,如果第二次删除失败了呢?

先说下,第一次删除失败,是不影响什么的。所以说下第二次删除失败的情况,此时删除失败,还是会造成脏数据的问题,也就是缓存一致性问题。 继续说第二种解决方案

  1. 先修改数据库中的数据再更新缓存中的数据

同样存在这种情况,线程A查询操作(读操作),线程B更新操作。

线程A先执行,线程B后执行。线程A先查询时,去缓存读取时,缓存失效了,此时继续去数据库读,这时候线程B修改数据库后,把数据写入缓存了。在此之后,线程A才执行把数据写入缓存中,此时缓存中的任然是脏数据。

分为以下几个步骤:
(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

然而,发生这种情况的概率又有多少呢?
发生上述情况有一个先天性条件,就是步骤(3)的写数据库操作比步骤(2)的读数据库操作耗时更短,才有可能使得步骤(4)先于步骤(5)。可是,大家想想,数据库的读操作的速度远快于写操作的(不然做读写分离干嘛,做读写分离的意义就是因为读操作比较快,耗资源少),因此步骤(3)耗时比步骤(2)更短,这一情形很难出现。

意思就是该情况下,只有当线程B的写步骤比线程比线程A的读数据库更快很多才会出现。

如果一定需要做控制的话,可以考虑以下几点:

  1. 做redis过期策略。(时间上不好控制)
  2. 上面说的延迟删除策略。(删除不一定成功)

基于第二种的话,如果删除失败,就会有一致性问题了。可以使用以下方案:
1: 可以使用消息队列做重试保障机制



缺点: 1. 对业务代码造成大量侵入。2. 造成不必要的请求冗余。

  1. 方案二

    上述的订阅binlog程序在mysql中有现成的中间件叫canal,也可以使用定时任务等去控制。控制删除失败重试次数、时间、频率。

最后还有一种, 更新数据库,并且更新缓存。
但是这种情况基本上都不推荐,(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。

参考自:
https://www.cnblogs.com/rjzheng/p/9041659.html

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