高併發架構系列:Redis緩存和MySQL數據一致性方案詳解

一、需求起因

在高併發的業務場景下,數據庫大多數情況都是用戶併發訪問最薄弱的環節。所以,就需要使用redis做一個緩衝操作,讓請求先訪問到redis,而不是直接訪問MySQL等數據庫。

這個業務場景,主要是解決讀數據從Redis緩存,一般都是按照下圖的流程來進行業務操作。

讀取緩存步驟一般沒有什麼問題,但是一旦涉及到數據更新:數據庫和緩存更新,就容易出現緩存(Redis)和數據庫(MySQL)間的數據一致性問題。

不管是先寫MySQL數據庫,再刪除Redis緩存;還是先刪除緩存,再寫庫,都有可能出現數據不一致的情況。舉一個例子:

1.如果刪除了緩存Redis,還沒有來得及寫庫MySQL,另一個線程就來讀取,發現緩存爲空,則去數據庫中讀取數據寫入緩存,此時緩存中爲髒數據。
2.如果先寫了庫,在刪除緩存前,寫庫的線程宕機了,沒有刪除掉緩存,則也會出現數據不一致情況。
因爲寫和讀是併發的,沒法保證順序,就會出現緩存和數據庫的數據不一致的問題。

如來解決?這裏給出兩個解決方案,先易後難,結合業務和技術代價選擇使用。

二、緩存和數據庫一致性解決方案

1.第一種方案:採用延時雙刪策略
在寫庫前後都進行redis.del(key)操作,並且設定合理的超時時間。
僞代碼如下:

public void write(String key,Object data){
redis.delKey(key);

db.updateData(data);
Thread.sleep(500);
redis.delKey(key);
}

具體的步驟就是:

  • 先刪除緩存;
  • 再寫數據庫;
  • 休眠500毫秒;
  • 再次刪除緩存。

那麼,這個500毫秒怎麼確定的,具體該休眠多久呢?

需要評估自己的項目的讀數據業務邏輯的耗時。這麼做的目的,就是確保讀請求結束,寫請求可以刪除讀請求造成的緩存髒數據。

當然這種策略還要考慮redis和數據庫主從同步的耗時。最後的的寫數據的休眠時間:則在讀數據業務邏輯的耗時基礎上,加幾百ms即可。比如:休眠1秒。

設置緩存過期時間

從理論上來說,給緩存設置過期時間,是保證最終一致性的解決方案。所有的寫操作以數據庫爲準,只要到達緩存過期時間,則後面的讀請求自然會從數據庫中讀取新值然後回填緩存。

該方案的弊端

結合雙刪策略+緩存超時設置,這樣最差的情況就是在超時時間內數據存在不一致,而且又增加了寫請求的耗時。

2、第二種方案:異步更新緩存(基於訂閱binlog的同步機制)

技術整體思路:
MySQL binlog增量訂閱消費+消息隊列+增量數據更新到redis
讀Redis:熱數據基本都在Redis
寫MySQL:增刪改都是操作MySQL
更新Redis數據:MySQ的數據操作binlog,來更新到Redis

Redis更新

1)數據操作主要分爲兩大塊:

一個是全量(將全部數據一次寫入到redis)
一個是增量(實時更新)
這裏說的是增量,指的是mysql的update、insert、delate變更數據。

2)讀取binlog後分析,利用消息隊列,推送更新各臺的redis緩存數據。

這樣一旦MySQL中產生了新的寫入、更新、刪除等操作,就可以把binlog相關的消息推送至Redis,Redis再根據binlog中的記錄,對Redis進行更新。

其實這種機制,很類似MySQL的主從備份機制,因爲MySQL的主備也是通過binlog來實現的數據一致性。

這裏可以結合使用canal(阿里的一款開源框架),通過該框架可以對MySQL的binlog進行訂閱,而canal正是模仿了mysql的slave數據庫的備份請求,使得Redis的數據更新達到了相同的效果。

當然,這裏的消息推送工具你也可以採用別的第三方:kafka、rabbitMQ等來實現推送更新Redis。

以上就是Redis和MySQL數據一致性詳解,覺得不錯請點贊支持。

我是mike,原BAT高級研發經理、架構師,每日分享bat架構+面試真經+技術乾貨!堅持原創不易,覺得不錯點贊支持,送你【高併發架構資料合集】,回覆【高併發】立即領取。

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