缓存一致性的设计

服务器

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2019-8-16

对数据库的热数据进行缓存是一种常见方案,但是如何保证缓存的数据和数据库的数据一致性呢?本文将进行详细的探讨。常见的设计有如下三种:

一、先更新数据库再更新缓存

数据库有对应操作的时候,则操作对应的缓存,即数据库插入,则缓存插入;数据库更新缓存更新;数据库删除,缓存删除。

此种方案常见于缓存的数据比较简单,不需要复杂计算的过程中。

1.1 优点

缓存不会miss, 命中率高。

1.2 缺点

并发写的情况下,可能导致缓存数据不一致。

并发写的情况下,如果两个请求分别更新了某条数据,在更新完数据库之后,此时需要更新缓存数据。由于网络传输的问题,此时更新数据库的请求 更新的缓存,便会导致缓存的数据存储的是第一次数据库更新之后的数据,导致数据不一致。因为缓存更新的时序应该和数据库更新的顺序一致。

因此对于高并发写操作的数据库业务不建议此方案。

1.3 改进事项

  • 需要保证缓存的执行顺序 和 数据库的执行顺序一致;同事也要避免长事务;

二、先删除缓存再操作数据库

当有更新操作的时候,先删除缓存,然后再更新数据库,如果查询缓存没有取到数据, 则重新读取数据库数据,根据该数据更新缓存。

2.1 优点

淘汰缓存策略操作简单,且通用;

2.2 缺点

  • 增加了一次cache miss
  • 并发读的情况下可能导致数据不一致

因此对于高并发读操作的数据库业务不建议此方案。

2.3 改进事项

  • cache miss 的情况下,读取数据库的数据时是否可以采用锁定读, 如 select for update 的模式;并且更新的时候将缓存更新封装到事务里面(注:不仅需要在事务里面,还需要在事务的 select for update 之后),否则依然可能由于时序的问题导致缓存数据不一致;

三、先更新数据库 再删除缓存

先更新数据库,再删除缓存即 Cache Aside Pattern;先更新数据库,再删除缓存, 如果查询缓存没有取到数据, 则重新读取数据库数据,根据该数据更新缓存。

3.1 优点

淘汰缓存策略操作简单,且通用;

3.2 缺点

高并发的情况下, 如果缓存不存在, 则重新读取数据库数据,根据该数据更新缓存;此时如果主从延迟,可能会从数据库读到历史的数据,依然导致缓存不一致。

3.3 改进事项

  • cache miss 的情况下,读取数据库的数据时是否可以采用锁定读, 如 select for update 的模式;或者强制读主库取数据;

四、小结

导致缓存数据不一致的因素主要有:

  • 高并发导致的,并发写 或者 并发读;
  • 数据库主从延迟;
  • 当然还有服务异常另当别论;

最后的最后使用缓存能设置过期时间还是尽量设置过期时间吧,避免各种最终的不一致。

五、参考

1、缓存更新的套路

2、究竟先操作缓存,还是数据库?

作者:曾小吉