缓存数据库双写一致性问题

引言

在引入缓存系统的项目中，我们需要旧数据进行更新操作时，我们是先淘汰缓存，再更新数据库。还是先更新数据库，再淘汰缓存。亦或是更新数据库，再更新缓存呢？下面，将会讲讲小编对这三种方案的优缺点的一些想法。

 

目的

1. 整理自己对这方面的知识；
2. 分享自己的看法，和小伙伴们一起学习；
3. 用初学者的角度来浅显的讲解这方面的内容。

 

缓存更新策略

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

 

先更新数据库，再更新缓存

这套方案，小编认为大多数场景不合适。为什么呢？主要从以下几个原因讲解：

 

一、资源浪费

在一些大型的信息网站中（博客、贴吧），我们引入缓存主要是对热数据（请求频繁的）进行缓存，而这时候，如果很多用户对于冷数据（长时间没人访问，或者访问量很少）进行更新，然后再去更新缓存，这就造成了缓存资源的大量浪费（因为访问量少，导致这些缓存命中低，浪费缓存资源）。

 

二、脏数据

这是由于出现了并发操作的原因导致的，如：同时有两个请求A和B对数据进行了更新操作，由于网络原因，可能存在以下情况：

1. 请求A更新了数据库；
2. 请求B更新了数据库；
3. 请求B更新了缓存；
4. 请求A更新了缓存。

这就出现了A数据覆盖了B数据的情况，此时就产生了脏数据，如果没有缓存定时过期机制，此时的脏数据需要等待下一次的更新，才会对缓存进行更新，虽然用户看到数据出现问题，会再重新更新一次，但这已经有多了一次不必要的请求了，写请求量大的时候，容易造成众多不必要的更新请求。

 

三、请求时间

如果缓存不是一种简单的数据缓存，而是需要经过较为复杂的运算，才能得出缓存值，这时候，请求将会在计算缓存值上，耗费一部分时间，而这就导致了请求的响应时间变长，增加系统的负担，降低了系统的处理能力。

 

四、频繁写入

在写请求很多，而读请求很少的场景下，缓存没起到多大的作用，就给频繁更新了，造成了资源浪费，如：

1. 对数据A进行了一次修改，生成了缓存A；
2. 此时没有读取数据A的请求；
3. 对数据A进行了一次修改，更新了缓存A；
4. 此时没有读取数据A的请求；
5. 对数据A进行了一次修改；
6. 此时有了读取数据A的请求。

这时就会造成缓存的不必要更新操作（没有人读取缓存），用户量大的时候，会造成大量的不必要操作，造成系统资源的浪费。

 

适合场景

当然，这种也不是说就不能使用这些，既然存在，就有其存在的道理。一下的场景就适合：

1. 读请求占据网站的总流量的99%；
2. 网站数据量不大（几十万的文章数据）；
3. 很少会去更新数据（一般文章写好后，不会去更新）。

 

案例

1. 个人博客
2. 手册网站（w3cschool、菜鸟教程等）

 

先更新数据库，再删除缓存

这种策略比较多平台使用，如：Facebook。但是这种策略也存在一些问题，如：

 

一、脏数据

造成脏数据的原因主要由并发引起，如：

1. 用户A请求数据A
2. 数据A缓存失效
3. 用户A从数据库中得到旧数据数据A
4. 用户B更新了数据A（新数据）
5. 用户B删除了缓存
6. 用户A将查到旧数据写入了缓存

此时就产生了脏数据，虽然这种概率非常小，但对于更新不频繁的网站来说，此时的脏数据就是个很严重的错误。

 

二、缓存删除失败

1. 用户A更新了数据A
2. 用户A删除数据A的缓存失败
3. 用户B读到数据A缓存的旧数据

此时就产生了数据不一致的问题。

 

解决方案

1、设置缓存的有效时间（最简单的方案）

优点：

• 简单
• 易操作

缺点：

• 会存在短时间内的旧数据
• 如果数据量太多，缓存有效时间短，容易发生一段时间内缓存大量失效，此时的数据库压力突然剧增，引发缓存雪崩现象（缓存有效时间为随机值减少发生缓存雪崩的可能性）

 

2、消息队列（比较复杂，需要引入消息队列系统）

步骤：

1. 更新数据库；
2. 删除缓存失败；
3. 将需要删除的Key发送到消息队列；
4. 隔断时间从消息队列中拉取要删除的key；
5. 继续删除，直至成功为止。

优点：

• 不会引发缓存雪崩
• 只删除需要删除的缓存

缺点：

• 引入了消息系统（增加了系统的复杂性）

 

先删除缓存，再更新数据库

这种方法也是比较多人使用的，但是也会出现脏数据的问题：

 

原因

1. 用户A删除缓存失败
2. 用户A成功更新了数据

　　或者

1. 用户A删除了缓存；
2. 用户B读取缓存，缓存不存在；
3. 用户B从数据库拿到旧数据；
4. 用户B更新了缓存；
5. 用户A更新了数据。

以上两种情况都能造成脏数据的产生。

 

解决方案

1、设置缓存的有效时间（最简单的方案）

优点：

• 简单
• 易操作

缺点：

• 会存在短时间内的旧数据
• 如果数据量太多，缓存有效时间短，容易发生一段时间内缓存大量失效，此时的数据库压力突然剧增，引发缓存雪崩现象（缓存有效时间为随机值减少发生缓存雪崩的可能性）

 

2、消息队列

1. 先淘汰缓存；
2. 更新数据库；
3. 将需要淘汰的缓存Key发送到消息队列；
4. 另起一程序拉取消息队列的数据；
5. 对需要删除的key进行删除，直至删除为止。

优点：

• 保证了缓存的删除
• 不会增加更新的处理时间
• 不会引发缓存雪崩

缺点：

• 会增加一次缓存miss（可以忽略不计）
• 引入了消息系统（增加了系统的复杂性）

 

总结

1. 上述的方法根据自己的系统业务来选择；
2. 既然存在，就有其道理；
3. 使用缓存有效时间时，需要注意缓存雪崩问题；
4. 可以引入消息系统来避免脏数据；
5. 还存在分析binlog来异步删除缓存（小编未研究这个，所以小编没写）；