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  • Redis实践 ----缓存异常

    如何解决数据不一致问题?

    读写缓存模式采用同步只写策略保证缓存和数据库的数据一致性。

      重试机制

    具体来说,可以把要删除的缓存值或者是要更新的数据库值暂存到消息队列中(消息队列支持ack机制,写失败会继续重试,例如使用 Kafka 消息队列)。当应用没有能够成功地删除缓存值或者是更新数据库值时,可以从消息队列中重新读取这些值,然后再次进行删除或更新。

    如果能够成功地删除或更新,我们就要把这些值从消息队列中去除,以免重复操作,此时,我们也可以保证数据库和缓存的数据一致了。否则的话,我们还需要再次进行重试。如果重试超过的一定次数,还是没有成功,我们就需要向业务层发送报错信息了。

      并发情况如何保证数据一致性

    情况一:先删除缓存,再更新数据库。

      解决缓存与数据库数据不一致情况一: 先删缓存,再改数据库。 方法:延迟双删。先删缓存,再改数据库,然后sleep一段时间,等待一段时间(可能有别的线程把旧数据更新到了缓存),最后再删一次缓存,确保缓存为最新的数据库数据。

    情况二:先更新数据库值,再删除缓存值。

      如果线程 A 删除了数据库中的值,但还没来得及删除缓存值,线程 B 就开始读取数据了,那么此时,线程 B 查询缓存时,发现缓存命中,就会直接从缓存中读取旧值。不过,在这种情况下,如果其他线程并发读缓存的请求不多,那么,就不会有很多请求读取到旧值。而且,线程 A 一般也会很快删除缓存值,这样一来,其他线程再次读取时,就会发生缓存缺失,进而从数据库中读取最新值。所以,这种情况对业务的影响较小。

    总结:

      删除缓存值或更新数据库失败而导致数据不一致,你可以使用重试机制确保删除或更新操作成功。

      在删除缓存值、更新数据库的这两步操作中,有其他线程的并发读操作,导致其他线程读取到旧值,应对方案是延迟双删。

    数据在删改操作时,如果不是删除缓存值,而是直接更新缓存的值,你觉得和删除缓存值相比,有什么好处和不足?

    这种情况相当于把Redis当做读写缓存使用,删改操作同时操作数据库和缓存。

    1、先更新数据库,再更新缓存:如果更新数据库成功,但缓存更新失败,此时数据库中是最新值,但缓存中是旧值,后续的读请求会直接命中缓存,得到的是旧值。

    2、先更新缓存,再更新数据库:如果更新缓存成功,但数据库更新失败,此时缓存中是最新值,数据库中是旧值,后续读请求会直接命中缓存,但得到的是最新值,短期对业务影响不大。但是,一旦缓存过期或者满容后被淘汰,读请求就会从数据库中重新加载旧值到缓存中,之后的读请求会从缓存中得到旧值,对业务产生影响。

    同样地,针对这种其中一个操作可能失败的情况,也可以使用重试机制解决,把第二步操作放入到消息队列中,消费者从消息队列取出消息,再更新缓存或数据库,成功后把消息从消息队列删除,否则进行重试,以此达到数据库和缓存的最终一致。

    以上是没有并发请求的情况。如果存在并发读写,也会产生不一致,分为以下4种场景。

    1、先更新数据库,再更新缓存,写+读并发:线程A先更新数据库,之后线程B读取数据,此时线程B会命中缓存,读取到旧值,之后线程A更新缓存成功,后续的读请求会命中缓存得到最新值。这种场景下,线程A未更新完缓存之前,在这期间的读请求会短暂读到旧值,对业务短暂影响。

    2、先更新缓存,再更新数据库,写+读并发:线程A先更新缓存成功,之后线程B读取数据,此时线程B命中缓存,读取到最新值后返回,之后线程A更新数据库成功。这种场景下,虽然线程A还未更新完数据库,数据库会与缓存存在短暂不一致,但在这之前进来的读请求都能直接命中缓存,获取到最新值,所以对业务没影响。

    3、先更新数据库,再更新缓存,写+写并发:线程A和线程B同时更新同一条数据,更新数据库的顺序是先A后B,但更新缓存时顺序是先B后A,这会导致数据库和缓存的不一致。

    4、先更新缓存,再更新数据库,写+写并发:与场景3类似,线程A和线程B同时更新同一条数据,更新缓存的顺序是先A后B,但是更新数据库的顺序是先B后A,这也会导致数据库和缓存的不一致。

    场景1和2对业务影响较小,场景3和4会造成数据库和缓存不一致,影响较大。也就是说,在读写缓存模式下,写+读并发对业务的影响较小,而写+写并发时,会造成数据库和缓存的不一致。

    针对场景3和4的解决方案是,对于写请求,需要配合分布式锁使用。写请求进来时,针对同一个资源的修改操作,先加分布式锁,这样同一时间只允许一个线程去更新数据库和缓存,没有拿到锁的线程把操作放入到队列中,延时处理。用这种方式保证多个线程操作同一资源的顺序性,以此保证一致性。

    综上,使用读写缓存同时操作数据库和缓存时,因为其中一个操作失败导致不一致的问题,同样可以通过消息队列重试来解决。而在并发的场景下,读+写并发对业务没有影响或者影响较小,而写+写并发时需要配合分布式锁的使用,才能保证缓存和数据库的一致性。

    另外,读写缓存模式由于会同时更新数据库和缓存,优点是,缓存中一直会有数据,如果更新操作后会立即再次访问,可以直接命中缓存,能够降低读请求对于数据库的压力(没有了只读缓存的删除缓存导致缓存缺失和再加载的过程)。缺点是,如果更新后的数据,之后很少再被访问到,会导致缓存中保留的不是最热的数据,缓存利用率不高(只读缓存中保留的都是热数据),所以读写缓存比较适合用于读写相当的业务场景。

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