前言
缓存一致性常见的更新策略也比较多,如先更新数据库再更新缓存,先删缓存再更新数据库等等,我在理解的时候有些混乱,所以这个文章提供了一些理解上的技巧去理解缓存一致性。
为什么会有缓存一致性的问题
- 缓存与数据库是两套中间件,存在网络抖动之类的原因导致没有更新任一方的可能
- 数据库大多都是事务型的中间件,支持错误回滚,缓存大多是非事务型的中间件,这里缓存更新失败了没办法回滚
所以根因是缓存大部分不支持事务无法回滚。
怎么尽量解决缓存一致性的问题
操作二者必定有先后顺序,存在以下两个情况:
- 先操作缓存,再操作数据库。操作缓存成功,数据库更新失败,缓存无法回滚,数据不一致
- 先操作数据库,再操作缓存。操作数据库成功,缓存操作失败,可触发异常回滚数据库,数据一致
根据上述所列,只能先操作数据库,再操作缓存了。
操作缓存也分两种:
- 更新缓存数据,可能并发请求,后一请求更新缓存的数据被前一请求的更新覆盖了,导致数据不一致
- 删除缓存数据,并发请求,二者都使缓存失效,查询请求将数据库数据加载到缓存中,数据一致
根据上述所列,只能使缓存失效,查询请求加载数据到缓存中了。
所以,如果在不加任何重试措施的情况下,先操作数据库,再删除缓存是一个容错较好的方法。
缓存一致性的分类 & 存在的问题
Client 维护缓存 & 数据库的一致性
-
更新缓存 -> 更新数据库
@startuml
Database Database as DB
entity Cache as Cache
transaction1 -> Cache: update data
transaction1 <-- Cache: update result
transaction1 -> DB: update data
transaction1 <-- DB: update result
@enduml
- 可能出现的数据不一致
数据不一致:更新缓存成功了,更新数据库失败了,有数据不一致的问题,直到缓存超时失效或又一更新请求操作成功都会不一致
-
改进方式
若保证更新数据仅有少数的服务更新,可以将更新数据库请求入队处理,且可加入重试机制。但是队列的加入会增大系统复杂度,并且重试以及缓存更新顺序不一致会加剧数据不一致
- 更新数据库 -> 更新缓存
@startuml
Database Database as DB
entity Cache as Cache
transaction1 -> DB: update data
transaction1 <-- DB: update result
transaction2 -> DB: update data
transaction2 <-- DB: update result
transaction2 -> Cache: update data
transaction2 <-- Cache: update result
transaction1 -> Cache: update data
transaction1 <-- Cache: update result
@enduml
- 可能出现的数据不一致
数据不一致:如 t1 先更新数据库,t2 在 t1 更新缓存前把数据库缓存都更新完了,t1 再更新缓存,这时候缓存上是 t1 的数据,数据库是 t2 的数据
-
改进方式
若保证更新数据仅有少数的服务更新,可以将更新数据库请求入队处理,但是队列更新的引入增大了系统复杂度
-
删除缓存 -> 更新数据库
@startuml
Database Database as DB
entity Cache as Cache
transaction1 -> Cache: delete data
query1 -> DB: select data
query1 -> Cache: insert data
transaction1 -> DB: update result
@enduml
-
可能出现的数据不一致
- 如图所示,更新请求先删除缓存,查询请求从缓存获取不到数据从数据库获取数据(老数据)加载到缓存中,更新请求更新数据库
- 这样的流程会导致查询请求加载老数据到缓存中,后续更新请求更新新数据到数据库中,导致数据不一致
-
改进方式
暂无。
- 更新数据库 -> 删除缓存
@startuml
Database Database as DB
entity Cache as Cache
query1 -> DB: select data
transaction1 -> DB: update result
transaction1 -> Cache: delete data
query1 -> Cache: insert data
@enduml
-
可能出现的数据不一致
查询请求先拿到数据,在插入缓存前更新请求进来更新数据库并使缓存失效,这个请求比较罕见
- 发生的场景
- 查询请求所在机器请求缓存比更新请求做完的整个流程都要慢
- 发生的概率
- 很低。因为操作缓存一般会比操作数据库要快
- 发生的场景
-
改进方式
- 变更数据记录变更事件
- 步骤
- 更新数据同步记录一个事件在本地内存中
- 查询请求在插入缓存前查询事件,如果存在变更则查数据库获取最新数据
- 如果此数据在查询请求插入缓存过程中一直变更,这里需要先返回当前数据库结果给上游,再开异步任务轮训事件/数据库插入缓存
- 适用场景
- 只适用单节点
- 步骤
- 变更数据记录变更事件
Server 维护缓存 & 数据库的一致性
-
Read though/Write though
- read though
@startuml Database Database as DB entity Cache as Cache query -> repository: select data repository -> cache: get data repository -> DB: get data DB -> repository: return data repository -> cache: update data repository -> query: return data @enduml
- wirte though
@startuml Database Database as DB entity Cache as Cache transcation -> repository: update data repository -> cache: update data repository -> DB: update data DB -> repository: return result repository -> transcation: return result @enduml
- 可能出现的数据不一致
- 程序没有优雅关闭,更新请求先更新了缓存,但还没更新数据库,数据丢失
- 更新缓存成功,更新数据库失败导致的数据不一致
- 适用场景
- 更新数据库极低概率失败
- 程序有优雅关闭功能
- 改进方式
- 暂无
- Write Behind
@startuml
Database Database as DB
entity Cache as Cache
query -> repository: query data
repository -> cache: query data
repository -> DB: query data
DB -> repository: return data
repository -> cache: update data
repository -> query: return data
@enduml
@startuml
Database Database as DB
entity Cache as Cache
transcation -> repository: update data
repository -> cache: update data
repository -> DB: batch update data
@enduml
- 可能出现的数据不一致
- 程序没有优雅关闭,更新请求先更新了缓存,但还没更新数据库,数据丢失
- 批量更新数据库失败导致的数据不一致
- 适用场景
- 更新数据库极低概率失败
- 程序有优雅关闭功能
- 改进方式
- 暂无
参考
https://coolshell.cn/articles/17416.html
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标签:缓存,老话,数据库,Cache,DB,更新,新谈,data From: https://www.cnblogs.com/cartooon/p/17471633.html