实现缓存和数据库一致性方案：mysql+canal+rabbitmq+redis

迷南。 2024-03-24 10:55 49阅读 0赞

最近不是正好在研究 canal 嘛，刚巧前两天看了一篇关于**解决缓存与数据库一致性问题**的文章，里边提到了一种解决方案是结合 canal 来操作的，所以就想趁热打铁，手动来实现一下。

### 架构 ###

文中提到的思想是：

采用**先更新数据库，后删除缓存**的方式来解决并发引发的一致性问题；

采用**异步重试**的方式来保证“更新数据库、删除缓存”这两步都能执行成功；

可以采用**订阅变更日志**的方式来清除 Redis 中的缓存；

基于这种思想，阿Q脑海中搭建了以下架构

![81f383e159022c2181dada736ef54501.png][]

*  APP 从 Redis 中查询信息，将数据的更新写入 MySQL 数据库中；
 *  Canal 向 MySQL 发送 dump 协议，接收 binlog 推送的数据；
 *  Canal 将接收到的数据投递给 MQ 消息队列；
 *  MQ 消息队列消费消息，同时删除 Redis 中对应数据的缓存；

### 环境准备 ###

考虑到我们服务器之前安装过 RabbitMQ ，所以我们就用 RabbitMQ 来充当消息队列吧。

#### Canal 配置 ####

修改 `conf/canal.properties` 配置

# 指定模式
    canal.serverMode = rabbitMQ
    # 指定实例,多个实例使用逗号分隔: canal.destinations = example1,example2
    canal.destinations = example 
    
    # rabbitmq 服务端 ip
    rabbitmq.host = 127.0.0.1
    # rabbitmq 虚拟主机 
    rabbitmq.virtual.host = / 
    # rabbitmq 交换机  
    rabbitmq.exchange = xxx
    # rabbitmq 用户名
    rabbitmq.username = xxx
    # rabbitmq 密码
    rabbitmq.password = xxx
    rabbitmq.deliveryMode =

修改实例配置文件 `conf/example/instance.properties`

#配置 slaveId,自定义,不等于 mysql 的 server Id 即可
    canal.instance.mysql.slaveId=10 
    
    # 数据库地址:配置自己的ip和端口
    canal.instance.master.address=ip:port 
     
    # 数据库用户名和密码 
    canal.instance.dbUsername=xxx 
    canal.instance.dbPassword=xxx
     
    # 指定库和表
    canal.instance.filter.regex=.*\\..*    // 这里的 .* 表示 canal.instance.master.address 下面的所有数据库
      
    # mq config
    # rabbitmq 的 routing key
    canal.mq.topic=xxx

然后重启 canal 服务。

这篇文章中有 RabbitMQ 的安装教程：[RabbitMQ安装][RabbitMQ]

这篇文章中有 Redis 的安装教程：[Redis安装][Redis]

#### 数据库 ####

建表语句

CREATE TABLE `product_info` (
      `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
      `name` varchar(255) DEFAULT NULL,
      `price` decimal(10,4) DEFAULT NULL,
      `create_date` datetime DEFAULT NULL,
      `update_date` datetime DEFAULT NULL,
      PRIMARY KEY (`id`)
    ) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8

数据初始化

INSERT INTO cheetah.product_info
    (id, name, price, create_date, update_date)
    VALUES(1, '从你的全世界路过', 14.0000, '2020-11-21 21:26:12', '2021-03-27 22:17:39');
    INSERT INTO cheetah.product_info
    (id, name, price, create_date, update_date)
    VALUES(2, '乔布斯传', 25.0000, '2020-11-21 21:26:42', '2021-03-27 22:17:42');
    INSERT INTO cheetah.product_info
    (id, name, price, create_date, update_date)
    VALUES(3, 'java开发', 87.0000, '2021-03-27 22:43:31', '2021-03-27 22:43:34');

### 实战 ###

MySQL 和 Redis 的相关配置在此不再赘述，有不懂的可以私聊阿Q：qingqing-4132；

#### RabbitMQ 配置 ####

@Configuration
    public class RabbitMQConfig {
    
        public static final String CANAL_QUEUE = "canal_queue";//队列
        public static final String DIRECT_EXCHANGE = "canal";//交换机,要与canal中配置的相同
        public static final String ROUTING_KEY = "routingkey";//routing-key,要与canal中配置的相同
    
        /**
         * 定义队列
         **/
        @Bean
        public Queue canalQueue(){
            return new Queue(CANAL_QUEUE,true);
        }
    
        /**
         * 定义直连交换机
         **/
        @Bean
        public DirectExchange directExchange(){
           return new DirectExchange(DIRECT_EXCHANGE);
        }
    
        /**
         * 队列和交换机绑定
         **/
        @Bean
        public Binding orderBinding() {
            return BindingBuilder.bind(canalQueue()).to(directExchange()).with(ROUTING_KEY);
        }
    }

#### 商品信息入缓存 ####

/**
     * 获取商品信息：
     * 先从缓存中查，如果不存在再去数据库中查，然后将数据保存到缓存中
     * @param productInfoId
     * @return
     */
    @Override
    public ProductInfo findProductInfo(Long productInfoId) {
     //1.从缓存中获取商品信息
     Object object = redisTemplate.opsForValue().get(REDIS_PRODUCT_KEY + productInfoId);
     if(ObjectUtil.isNotEmpty(object)){
      return (ProductInfo)object;
     }
     //2.如果缓存中不存在，从数据库获取信息
     ProductInfo productInfo = this.baseMapper.selectById(productInfoId);
     if(productInfo != null){
      //3.将商品信息缓存
      redisTemplate.opsForValue().set(REDIS_PRODUCT_KEY+productInfoId, productInfo,
        REDIS_PRODUCT_KEY_EXPIRE, TimeUnit.SECONDS);
      return productInfo;
     }
     return null;
    }

执行方法后，查看 Redis 客户端是否有数据存入

![70f9295735f2405b004dab3984d6a4f7.png][]

#### 更新数据入MQ ####

/**
     * 更新商品信息
     * @param productInfo
     * @return
     */
    @PostMapping("/update")
    public AjaxResult update(@RequestBody ProductInfo productInfo){
     productInfoService.updateById(productInfo);
     return AjaxResult.success();
    }

当我执行完 update 方法的时候，去`RabbitMQ Management` 查看，发现并没有消息进入队列。

问题描述

通过排查之后我在服务器中 canal 下的 `/usr/local/logs/example/example.log`文件里发现了问题所在。

![01e037b60e31d2a0965d1f3dd70e4e5d.png][]

原因就是`meta.dat`中保存的位点信息和数据库的位点信息不一致导致 canal 抓取不到数据库的动作。

于是我找到 canal 的 `conf/example/instance.properties` 实例配置文件，发现没有将`canal.instance.master.address=127.0.0.1:3306`设置成自己的数据库地址。

![2f3cded565b710643b3ddf1d40d33e60.jpeg][]

解决方案

*  先停止 canal 服务的运行；
 *  删除`meta.dat`文件；
 *  再重启 canal，问题解决；

再次执行 update 方法，会发现 `RabbitMQ Management`中已经有我们想要的数据了。

![3f5f6844ea1b6093857091d00b4cc480.png][]

#### MQ接收数据 ####

编写 RabbitMQ 消费代码的逻辑

@RabbitListener(queues = "canal_queue")//监听队列名称
    public void getMsg(Message message, Channel channel, String msg) throws IOException {
     long deliveryTag = message.getMessageProperties().getDeliveryTag();
     try {
      log.info("消费的队列消息来自：" + message.getMessageProperties().getConsumerQueue());
    
      //删除reids中对应的key
      ProductInfoDetail productInfoDetail = JSON.parseObject(msg, ProductInfoDetail.class);
      log.info("库名："+ productInfoDetail.getDatabase());
      log.info("表名: "+ productInfoDetail.getTable());
      if(productInfoDetail!=null && productInfoDetail.getData()!=null){
       List<ProductInfo> data = productInfoDetail.getData();
       ProductInfo productInfo = data.get(0);
       if(productInfo!=null){
        Long id = productInfo.getId();
        redisTemplate.delete(REDIS_PRODUCT_KEY+id);
        channel.basicAck(deliveryTag, true);
        return;
       }
      }
      channel.basicReject(deliveryTag ,true);
      return;
     }catch (Exception e){
      channel.basicReject(deliveryTag,false);
      e.printStackTrace();
     }
    }

当我们再次调用 `update`接口时，控制台会打印以下信息

![542fb67e448548a0978039108d9f7139.png][]

从图中打印的信息可以看出就是我们的库和表以及消息队列，Redis 客户端中缓存的信息也被删除了。

### 拓展 ###

看到这，你肯定会问：RabbitMQ 是**阅后即焚**的机制，它确认消息被消费者消费后会立刻删除，如果此时我们的业务还没有跑完，没来的及删除 Redis 中的缓存就宕机了，岂不是缓存一直都得不到更新了吗？

首先我们要明确的是 RabbitMQ 是通过**消费者回执**来确认消费者是否成功处理消息的，即消费者获取消息后，应该向 RabbitMQ 发送 ACK 回执，表明自己已经处理消息了。

为了不让上述问题出现，消费者返回 ACK 回执的时机就显得非常重要了， 而 SpringAMQP 也为我们提供了三种可选的确认模式：

*  manual：手动 ack，需要在业务代码结束后，调用 api 发送 ack；
 *  auto：自动 ack ，由 spring 监测 listener 代码是否出现异常，没有异常则返回 ack，抛出异常则返回 nack；
 *  none：关闭 ack，MQ 假定消费者获取消息后会成功处理，因此消息投递后立即被删除；

由此可知在 none 模式下消息投递最不可靠，可能会丢失消息；在默认的 auto 模式下如果出现服务器宕机的情况也是会丢失消息的，本次实战中，阿Q为了防止消息丢失采用的是 manual 这种模式，配置信息如下：

spring:
      rabbitmq:
        listener:
          simple:
            acknowledge-mode: manual #开启手动确认

所以在代码中也就出现了

//用于肯定确认
    channel.basicAck(deliveryTag, true);
    //用于否定确认
    channel.basicReject(deliveryTag ,true);

当然此种模式虽然不会丢失消息，但是会导致效率变低。

[81f383e159022c2181dada736ef54501.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/24/ffaabaf304744dabbefef53a82f57457.png
[RabbitMQ]: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI5MDg2NjEzNA==&mid=2247488054&idx=2&sn=c0d7684042faf7d5f6add615f83b8082&chksm=ec18048fdb6f8d99fefd95b65fbde9220817b236d5013e87008cb5c1b339453b51eee59b2058&token=933180097&lang=zh_CN&scene=21#wechat_redirect
[Redis]: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI5MDg2NjEzNA==&mid=2247484058&idx=1&sn=a18a1bbd308a63dbf51ddbfaf0128e04&chksm=ec181423db6f9d3587c45b57590fe2b80a078280f58a64e71d977cf11a6572eeeaabf2c0604c&token=933180097&lang=zh_CN&scene=21#wechat_redirect
[70f9295735f2405b004dab3984d6a4f7.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/24/311af2fa5e09452c8915325fe7a8da2c.png
[01e037b60e31d2a0965d1f3dd70e4e5d.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/24/dea12d074dba49c39fa47803225790a5.png
[2f3cded565b710643b3ddf1d40d33e60.jpeg]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/24/bbe3ad14932248a6b943ee8910dff050.png
[3f5f6844ea1b6093857091d00b4cc480.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/24/3e44a041bfc4448c9bb367d76ab0e332.png
[542fb67e448548a0978039108d9f7139.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/24/805aa91a5c6b47d58d804ad4f3a4314e.png