面试官，如何保证缓存与数据库的数据一致性

电玩女神 2023-09-30 21:22 3阅读 0赞

## 0. 缓存更新策略 ##

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>内存淘汰</th> 
   <th>超时剔除</th> 
   <th>主动更新</th> 
   <th></th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>说明</td> 
   <td>利用redis的内存淘汰机制，当内存不足时自动淘汰部分数据，下次查询时更新缓存</td> 
   <td>给缓存数据添加过期时间，到期后删除缓存，下次查询再更新缓存</td> 
   <td>编写业务逻辑，自己控制在修改数据库时更新缓存</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>一致性</td> 
   <td>差</td> 
   <td>一般</td> 
   <td>好</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>维护成本</td> 
   <td>无</td> 
   <td>低</td> 
   <td>高</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

#### 0.1 缓存主动更新策略 ####

*  **方案一：由缓存的调用者在更新数据库的时候同时更新缓存**
 *  **方案二：将缓存和数据库整合为一个服务，由该服务来维护一致性。对外提供接口，调用者调用该服务提供的接口，无需关心缓存一致性问题**
 *  **方案三：调用者只操作缓存，由其他线程异步将缓存数据持久化到数据库，保证最终一致性。**

## 1. 数据同步策略 ##

#### 1.1 设置有效期 ####

*  **给缓存设置有效期**
 *  优点：简单方便
 *  缺点：时效性差，缓存过期之前可能数据不一致
 *  场景：适合更新频率低，时效性要求低的业务

#### 1.2 同步双写 ####

*  **在修改数据库的同时，直接修改缓存**
 *  优点：时效性强，缓存与数据库强一致
 *  缺点：有代码侵入，耦合度高
 *  场景：对一致性、时效性要求较高的缓存数据

#### 1.3 异步通知 ####

*  **修改数据库时发送事件通知，相关服务监听到通知后再修改缓存数据**
 *  优点：低耦合，可以同时通知多个缓存服务
 *  缺点：时效性一般，可能存在中间不一致状态
 *  场景：时效性要求一般，有多个服务需要同步

## 2. 保证缓存与数据库一致性的四个方案 ##

*  先更新数据库，再更新缓存（有bug）
    
     *  并发更新数据库场景下，会将脏数据刷新到缓存，不推荐
 *  先更新缓存，再更新数据库（有bug）
    
     *  缓存更新成功后，数据库更新失败，则会造成数据不一致性，而且也有并发问题，不推荐
 *  **先删除缓存，在更新数据库（有bug）**  
    \* 改进方法：先删缓存，再更新数据库，再删缓存
 *  **先更新数据库，再删除缓存（有bug）**  
    \* 更新数据库成功，但是删除缓存失败。  
    \* **推荐这种，更新完数据库后删除缓存的速度是非常快的，所以在这个间隔内插入其他事务概率会比较低。**

**总结：不推荐更新数据库的时候更新缓存。因为会有并发问题。推荐使用更新数据库时删除缓存，虽然也有问题。**

## 3. 先删除缓存，后更新数据库 ##

#### 3.1 可能出现的问题 ####

1.  请求A进行写操作，删除缓存
2.  请求B查询发现缓存不存在
3.  请求B去数据库查询得到旧值
4.  请求B将旧值写入缓存
5.  请求A将新值写入数据库

**如果没有给缓存设置过期时间，则缓存数据永远都是脏数据**

#### 3.1 解决方式：延时双删 ####

*  先淘汰缓存
 *  再写数据库
 *  休眠一秒后再次淘汰缓存

**对于读写分离的数据库，主从同步之间也会有时间差，若此时来了两个请求，请求Ａ（更新操作）和请求Ｂ（查询操作），也会出现一些问题**

1.  **请求Ａ更新操作，删除缓存**
2.  **请求Ａ再主库进行更新操作，主库与从库进行数据同步操作**
3.  **请求Ｂ查询操作，发现redis中没有数据**
4.  **请求Ｂ去从库获取旧值数据**
5.  **请求Ｂ更新缓存**
6.  **主从同步完成**

![主从同步时间差][format_png]

**解决方法：如果对redis进行填充的查询数据库操作，那么强制将其指向主库进行查询**

![从主库中拿数据][format_png 1]

## 4. 先更新数据库，后删除缓存（推荐） ##

#### 4.１可能出现的问题 ####

*  更新数据库成功了，但是在删除缓存的阶段没有成功，则之后读取的缓存都是错误的

#### 4.２解决方式一：异步实现之利用消息队列 ####

1.  请求A向服务端发送修改商品请求
2.  相应的模块根据请求会对数据库对应内容进行更新，更新成功后会向MQ发送消息  
    1. 该消息通知缓存处理模块删除对应的缓存
3.  缓存模块监听到有新的消息，会执行缓存删除逻辑  
    1. 利用消息队列的 **手动提交机制** 可以保证删除逻辑顺利完成

![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5q-P5LiA5Liq5LiN5pu-6LW36Iie55qE5pel5a2Q77yM6YO95piv5a-555Sf5ZG955qE6L6c6LSf_size_12_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16][]

#### 4.3 解决方式二：基于Canal的通知 ####

*  商品服务完成数据库修改操作后，业务直接结束。没有任何代码侵入
 *  Canal监听mysql变化，当发现变化后，立即通知缓存服务
 *  缓存服务接收到canal通知，删除缓存。

![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5q-P5LiA5Liq5LiN5pu-6LW36Iie55qE5pel5a2Q77yM6YO95piv5a-555Sf5ZG955qE6L6c6LSf_size_12_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1][]

[format_png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/1217e4c5dcb85dc955c3a6d8f0d02395.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/ae5650aa4603d8e9469760096d03d4de.webp?x-oss-process=image/format,png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5q-P5LiA5Liq5LiN5pu-6LW36Iie55qE5pel5a2Q77yM6YO95piv5a-555Sf5ZG955qE6L6c6LSf_size_12_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210923183827153.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBA5q-P5LiA5Liq5LiN5pu-6LW36Iie55qE5pel5a2Q77yM6YO95piv5a-555Sf5ZG955qE6L6c6LSf,size_12,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5q-P5LiA5Liq5LiN5pu-6LW36Iie55qE5pel5a2Q77yM6YO95piv5a-555Sf5ZG955qE6L6c6LSf_size_12_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210923185225785.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s,shadow_50,text_Q1NETiBA5q-P5LiA5Liq5LiN5pu-6LW36Iie55qE5pel5a2Q77yM6YO95piv5a-555Sf5ZG955qE6L6c6LSf,size_12,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16