面試官:緩存一致性問題怎麼解決?

關於Redis的其他的一些面試問題已經寫過了,比如常見的緩存穿透、雪崩、擊穿、熱點的問題,但是還有一個比較麻煩的問題就是如何保證緩存一致性。

對於緩存和數據庫的操作,主要有以下兩種方式。

先刪緩存,再更新數據庫

先刪除緩存,數據庫還沒有更新成功,此時如果讀取緩存,緩存不存在,去數據庫中讀取到的是舊值,緩存不一致發生。

解決方案

延時雙刪

延時雙刪的方案的思路是,爲了避免更新數據庫的時候,其他線程從緩存中讀取不到數據,就在更新完數據庫之後,再sleep一段時間,然後再次刪除緩存。

sleep的時間要對業務讀寫緩存的時間做出評估,sleep時間大於讀寫緩存的時間即可。

流程如下:

  1. 線程1刪除緩存,然後去更新數據庫

  2. 線程2來讀緩存,發現緩存已經被刪除,所以直接從數據庫中讀取,這時候由於線程1還沒有更新完成,所以讀到的是舊值,然後把舊值寫入緩存

  3. 線程1,根據估算的時間,sleep,由於sleep的時間大於線程2讀數據+寫緩存的時間,所以緩存被再次刪除

  4. 如果還有其他線程來讀取緩存的話,就會再次從數據庫中讀取到最新值

先更新數據庫,再刪除緩存

如果反過來操作,先更新數據庫,再刪除緩存呢?

這個就更明顯的問題了,更新數據庫成功,如果刪除緩存失敗或者還沒有來得及刪除,那麼,其他線程從緩存中讀取到的就是舊值,還是會發生不一致。

解決方案

消息隊列

這是網上很多文章裏都有寫過的方案。但是這個方案的缺陷會更明顯一點。

先更新數據庫,成功後往消息隊列發消息,消費到消息後再刪除緩存,藉助消息隊列的重試機制來實現,達到最終一致性的效果。

這個解決方案其實問題更多。

  1. 引入消息中間件之後,問題更復雜了,怎麼保證消息不丟失更麻煩

  2. 就算更新數據庫和刪除緩存都沒有發生問題,消息的延遲也會帶來短暫的不一致性,不過這個延遲相對來說還是可以接受的

進階版消息隊列

爲了解決緩存一致性的問題單獨引入一個消息隊列,太複雜了。

其實,一般大公司本身都會有監聽binlog消息的消息隊列存在,主要是爲了做一些覈對的工作。

這樣,我們可以藉助監聽binlog的消息隊列來做刪除緩存的操作。這樣做的好處是,不用你自己引入,侵入到你的業務代碼中,中間件幫你做了解耦,同時,中間件的這個東西本身就保證了高可用。

當然,這樣消息延遲的問題依然存在,但是相比單純引入消息隊列的做法更好一點。

而且,如果併發不是特別高的話,這種做法的實時性和一致性都還算可以接受的。

其他解決方案

設置緩存過期時間

每次放入緩存的時候,設置一個過期時間,比如5分鐘,以後的操作只修改數據庫,不操作緩存,等待緩存超時後從數據庫重新讀取。

如果對於一致性要求不是很高的情況,可以採用這種方案。

這個方案還會有另外一個問題,就是如果數據更新的特別頻繁,不一致性的問題就很大了。

在實際生產中,我們有一些活動的緩存數據是使用這種方式處理的。

因爲活動並不頻繁發生改變,而且對於活動來說,短暫的不一致性並不會有什麼大的問題。

爲什麼是刪除,而不是更新緩存?

我們以先更新數據庫,再刪除緩存來舉例。

如果是更新的話,那就是先更新數據庫,再更新緩存

舉個例子:如果數據庫1小時內更新了1000次,那麼緩存也要更新1000次,但是這個緩存可能在1小時內只被讀取了1次,那麼這1000次的更新有必要嗎?

反過來,如果是刪除的話,就算數據庫更新了1000次,那麼也只是做了1次緩存刪除,只有當緩存真正被讀取的時候纔去數據庫加載。

總結

首先,我們要明確一點,緩存不是更新,而應該是刪除。

刪除緩存有兩種方式:

  1. 先刪除緩存,再更新數據庫。解決方案是使用延遲雙刪。

  2. 先更新數據庫,再刪除緩存。解決方案是消息隊列或者其他binlog同步,引入消息隊列會帶來更多的問題,並不推薦直接使用。

針對緩存一致性要求不是很高的場景,那麼只通過設置超時時間就可以了。

其實,如果不是很高的併發,無論你選擇先刪緩存還是後刪緩存的方式,都幾乎很少能產生這種問題,但是在高併發下,你應該知道怎麼解決問題。

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