数据库和缓存一致性

一、思考

今天程序过程中突然想到了一个问题，怎么保证redis缓存和mysql数据库中的数据相同（一致性）。即在更新数据时怎样保证数据库和redis缓存始终相同。从理论上讲，给缓存设置过期时间是保证最终一致性的解决方案。这种方案下，所有写操作以数据库为准，对缓存做最大努力即可。下面介绍的是不依赖于给缓存设置过期时间的更新数据的方案。

首先必须明确一点，所有的数据都是必须以数据库持久化的数据为主，缓存是为了加快获取数据的方式，所以无论怎样保证一致性都必须保证数据库中的数据是逻辑正确的。

二、几种常见的更新（写）策略

1. 先更新数据库，再更新缓存
2. 先删除缓存，再更新数据库
3. 先更新数据库，再删除缓存

2.1 先更新数据库，再更新缓存

如下的不一致的情况：

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；

如图，可能是网络原因或者是更新数据大小写入操作耗时等问题，导致先更新的最后才写入到缓存，从而导致 缓存与数据库不一致。此场景不易被消除，所以此中方式不可取。

业务场景不可取原因：

1. 若存在大量且快速的更新操作，那么还未来得及读取缓存，缓存数据就又被更新了，这样就有很多更新是不必要的，浪费性能。

2.2 先删除缓存，再更新数据库

如下的不一致的情况：

1. 线程A先删除缓存；
2. 线程B读取缓存，读取不到；
3. 线程B到数据库读取到旧值；
4. 线程B读取到的旧值写入缓存；
5. 线程A更新数据库；

同样在这种情况下，若是采用了读写分离的策略，则有如下不一致的情况：

1. 线程A先删除缓存；
2. 线程A更新数据到写数据库；
3. 线程B读取缓存，获取不到；
4. 线程B从读数据库读取获取到旧值；
5. 线程B把旧值写入缓存；
6. 数据库完成主从复制，读数据库更新了值

2.3 先更新数据库，再删除缓存

如下的不一致的情况：

1. 缓存刚好失效；
2. 线程B读取缓存无效；
3. 线程B读取数据库旧值；;
4. 线程A更新数据库；
5. 线程A删除缓存；
6. 线程B把旧值写入缓存；

这种情况相对来说少一些，因为一般写数据库的操作更加耗时，并且还得线程A一次完成两步，所以此方案是更容易接受的。

三、解决方案

3.1 延时双删

基本的过程分为三步：

1. 先删除缓存；
2. 更新数据库；
3. 过一定时间后再删除缓存一次（1~2s）

存在的问题：
这是一次同步的操作的话，这个1~2s会大大的降低系统的性能。所以可以就爱能第二步的删除做一个异步删除。
但是如果第二次删除失败呢？？

3.2 二次删除失败重试

1. 更新数据库数据；
2. 数据库会将操作信息写入binlog日志当中；
3. 订阅程序提取出所需要的数据以及key；
4. 另起一段非业务代码，获得该信息；
5. 尝试删除缓存操作，发现删除失败；
6. 将这些信息发送至消息队列；
7. 重新从消息队列中获得该数据，重试操作；

备注说明：上述的订阅binlog程序在mysql中有现成的中间件叫canal，可以完成订阅binlog日志的功能。另外，重试机制，博主是采用的是消息队列的方式。如果对一致性要求不是很高，直接在程序中另起一个线程，每隔一段时间去重试即可，这些大家可以灵活自由发挥，只是提供一个思路。