数据库最终一致性的四种方案
缓存是什么
缓存的速度是有区别的.缓存就是把低速存储的结果,临时保存在高速存储的数据.
如图所示.金字塔更上面的存储,可以作为下面存储的缓存.
我们本次的讨论,主要针对数据库缓存场景,将以redis作为mysql的缓存为案例来进行.
为什么需要缓存
存储如mysql通常支持完整的ACID特性,因为可靠性,持久性等因素.性能普遍不高,高并发的查询会给mysql带来压力,造成数据库系统的不稳定.同时也容易产生延迟.
根据局部性原理,80%请求回落到20%的热点数据上,在读多写少场景,增加一层缓存非常有助于提升系统的吞吐量和健壮性.
存在问题
存储的数据随着时间可能发生变化,而缓存中的数据就会不一致.具体能容忍的不一致时间,需要具体业务分析,但是通常的业务,都需要做到最终一致.
Redis作为mysql缓存
通常的开发模式中,都会使用mysql作为缓存,而redis作为缓存,加速和保护mysql.但是,当mysql数据更新之后,redis怎么保持同步呢.
强一致性同步成本太高,如果追求强一致,那么就没必要用缓存了,直接用mysql即可.通常考虑的都是最终一致性.
解决方案
方案一
通过key的过期时间,mysql更新时,redis不更新.
这种方式实现简单,但不一致的时间会很长.如果读请求非常频繁,且过期时间比较长,则会产生很多长期的脏数据.
优点:
* 开发成本低,易于实现;
* 管理成本低,出问题概率会比较小.
缺点:
* 完全依赖过期时间,时间太短容易缓存频繁失效,太长容易有长时间更新延迟(不一致).
方案二
在方案一的基础上扩展,通过key的过期时间兜底,并且,在更新mysql时,同时更新redis.
优点:
* 相对方案一,更新延迟更小
缺点:
* 如果更新mysql成功,更新redis却失败,就退化到了方案一;
* 在高并发场景,业务server需要和mysql,redis同时进行连接.这样需要损耗双倍的连接资源,容易造成连接数过多的问题.
方案三
针对方案二的同步写redis进行优化,增加消息队列,将redis更新操作交给kafka,由消息队列保证可靠性,再搭建一个消费服务,来异步更新redis.
优点:
* 消息队列可以用一个句柄,很多消息队列客户端还支持本地缓存发送,有效解决了方案二的连接过多问题;
* 使用消息队列,实现了逻辑上的解耦;
* 消息队列本身具有可靠性,通过手动提交等手段.可以至少一次消费到redis.
缺点:
* 依旧解决不了时序性问题,如果多台业务服务器分别处理针对同一行数据的两条请求,举个例子,a=1;a=5;如果mysql中十第一条先执行,而进入kafka的顺序是第二条先执行,那么数据就会产生不一致.
* 引入了消息队列,同时要增加服务消费消息,成本较高,还有重复消费的风险.
方案四
通过订阅binlog来更新redis,把我们搭建的消费服务,作为mysql的一个slave,订阅binlog,解析出更新内容,再更新到redis.
优点:
* 在mysql压力不大的情况下,延迟较低;
* 和业务完全解耦
* 解决了时序问题
缺点:
* 要单独搭建一个同步服务,并且引入binlog同步机制,成本较大.
总结
方案选型
首先确认产品的延迟性要求,如果延迟要求极高,且数据可能变化,别用缓存.
通常来说,方案1就够了,因为能用缓存的方案,通常是读多写少场景,同时业务上对延迟具有一定的包容性.方案一是没有开发成本的,其实比较实用.
如果想增加更新时的及时性,选择方案二,不过没必要做重试保证之类的.
方案3和方案4正对于对延迟要求较高业务,一个是推模式,一个是拉模式,而方案四具备更强的可靠性,既然都愿意花功夫做处理消息的逻辑,不如一步到位,用方案4.
一般情况下,方案1够用.