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如何保證快取與資料庫的一致性?

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對於快取和資料庫的操作,主要有以下兩種方式。

先刪快取,再更新資料庫

先刪除快取,資料庫還沒有更新成功,此時如果讀取快取,快取不存在,去資料庫中讀取到的是舊值,快取不一致發生。

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解決方案

延時雙刪

延時雙刪的方案的思路是,為了避免更新資料庫的時候,其他執行緒從快取中讀取不到資料,就在更新完資料庫之後,再 Sleep 一段時間,然後再次刪除快取。

Sleep 的時間要對業務讀寫快取的時間做出評估,Sleep 時間大於讀寫快取的時間即可。

流程如下:

  1. 執行緒1刪除快取,然後去更新資料庫。

  2. 執行緒2來讀快取,發現快取已經被刪除,所以直接從資料庫中讀取,這時候由於執行緒1還沒有更新完成,所以讀到的是舊值,然後把舊值寫入快取。

  3. 執行緒1,根據估算的時間,Sleep,由於 Sleep 的時間大於執行緒2讀資料+寫快取的時間,所以快取被再次刪除。

  4. 如果還有其他執行緒來讀取快取的話,就會再次從資料庫中讀取到最新值。

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先更新資料庫,再刪除快取

如果反過來操作,先更新資料庫,再刪除快取呢?

這個就更明顯的問題了,更新資料庫成功,如果刪除快取失敗或者還沒有來得及刪除,那麼,其他執行緒從快取中讀取到的就是舊值,還是會發生不一致。

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解決方案

訊息佇列

這是網上很多文章裡都有寫過的方案。但是這個方案的缺陷會更明顯一點。

先更新資料庫,成功後往訊息佇列發訊息,消費到訊息後再刪除快取,藉助訊息佇列的重試機制來實現,達到最終一致性的效果。

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這個解決方案其實問題更多。

  1. 引入訊息中介軟體之後,問題更復雜了,怎麼保證訊息不丟失更麻煩。

  2. 就算更新資料庫和刪除快取都沒有發生問題,訊息的延遲也會帶來短暫的不一致性,不過這個延遲相對來說還是可以接受的。

進階版訊息佇列

為了解決快取一致性的問題單獨引入一個訊息佇列,太複雜了。

其實,一般大公司本身都會有監聽 binlog 訊息的訊息佇列存在,主要是為了做一些核對的工作。

這樣,我們可以藉助監聽 binlog 的訊息佇列來做刪除快取的操作。這樣做的好處是,不用你自己引入,侵入到你的業務程式碼中,中介軟體幫你做了解耦,同時,中介軟體的這個東西本身就保證了高可用。

當然,這樣訊息延遲的問題依然存在,但是相比單純引入訊息佇列的做法更好一點。

而且,如果併發不是特別高的話,這種做法的實時性和一致性都還算可以接受的。

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其他解決方案

設定快取過期時間

每次放入快取的時候,設定一個過期時間,比如5分鐘,以後的操作只修改資料庫,不操作快取,等待快取超時後從資料庫重新讀取。

如果對於一致性要求不是很高的情況,可以採用這種方案。

這個方案還會有另外一個問題,就是如果資料更新的特別頻繁,不一致性的問題就很大了。

在實際生產中,我們有一些活動的快取資料是使用這種方式處理的。

因為活動並不頻繁發生改變,而且對於活動來說,短暫的不一致性並不會有什麼大的問題。

為什麼是刪除,而不是更新快取?

我們以先更新資料庫,再刪除快取來舉例。

如果是更新的話,那就是先更新資料庫,再更新快取

舉個例子:如果資料庫 1 小時內更新了 1000 次,那麼快取也要更新 1000 次,但是這個快取可能在1小時內只被讀取了 1 次,那麼這 1000 次的更新有必要嗎?

反過來,如果是刪除的話,就算資料庫更新了 1000 次,那麼也只是做了 1 次快取刪除,只有當快取真正被讀取的時候才去資料庫載入。

總結

首先,我們要明確一點,快取不是更新,而應該是刪除。

刪除快取有兩種方式:

  1. 先刪除快取,再更新資料庫。解決方案是使用延遲雙刪。

  2. 先更新資料庫,再刪除快取。解決方案是訊息佇列或者其他 binlog 同步,引入訊息佇列會帶來更多的問題,並不推薦直接使用。

針對快取一致性要求不是很高的場景,那麼只通過設定超時時間就可以了。

其實,如果不是很高的併發,無論你選擇先刪快取還是後刪快取的方式,都幾乎很少能產生這種問題,但是在高併發下,你應該知道怎麼解決問題。