分布式之数据库和缓存双写一致性方案解析

先做一个说明,从理论上来说,给缓存设置过期时间,是保证最终一致性的解决方案。这种方案下,我们可以对存入缓存的数据设置过期时间,所有的写操作以数据库为准,对缓存操作只是尽最大努力即可。也就是说如果数据库写成功,缓存更新失败,那么只要到达过期时间,则后面的读请求自然会从数据库中读取新值然后回填缓存。因此,接下来讨论的思路不依赖于给缓存设置过期时间这个方案。
在这里,我们讨论三种更新策略:

先更新数据库,再更新缓存
先删除缓存,再更新数据库
先更新数据库,再删除缓存
应该没人问我,为什么没有先更新缓存,再更新数据库这种策略。

(1)先更新数据库,再更新缓存
这套方案,大家是普遍反对的。为什么呢?有如下两点原因。
原因一(线程安全角度)
同时有请求A和请求B进行更新操作,那么会出现
(1)线程A更新了数据库
(2)线程B更新了数据库
(3)线程B更新了缓存
(4)线程A更新了缓存
这就出现请求A更新缓存应该比请求B更新缓存早才对,但是因为网络等原因,B却比A更早更新了缓存。这就导致了脏数据,因此不考虑。
原因二(业务场景角度)
有如下两点:
(1)如果你是一个写数据库场景比较多,而读数据场景比较少的业务需求,采用这种方案就会导致,数据压根还没读到,缓存就被频繁的更新,浪费性能。
(2)如果你写入数据库的值,并不是直接写入缓存的,而是要经过一系列复杂的计算再写入缓存。那么,每次写入数据库后,都再次计算写入缓存的值,无疑是浪费性能的。显然,删除缓存更为适合。

接下来讨论的就是争议最大的,先删缓存,再更新数据库。还是先更新数据库,再删缓存的问题。

(2)先删缓存,再更新数据库
该方案会导致不一致的原因是。同时有一个请求A进行更新操作,另一个请求B进行查询操作。那么会出现如下情形:
(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
上述情况就会导致不一致的情形出现。而且,如果不采用给缓存设置过期时间策略,该数据永远都是脏数据。
那么,如何解决呢?采用延时双删策略
伪代码如下

public void write(String key,Object data){
redis.delKey(key);
db.updateData(data);
Thread.sleep(1000);
redis.delKey(key);
}

public void write(String key,Object data){
redis.delKey(key);
db.updateData(data);
Thread.sleep(1000);
redis.delKey(key);
}
转化为中文描述就是
(1)先淘汰缓存
(2)再写数据库(这两步和原来一样)
(3)休眠1秒,再次淘汰缓存
这么做,可以将1秒内所造成的缓存脏数据,再次删除。
那么,这个1秒怎么确定的,具体该休眠多久呢?
针对上面的情形,读者应该自行评估自己的项目的读数据业务逻辑的耗时。然后写数据的休眠时间则在读数据业务逻辑的耗时基础上,加几百ms即可。这么做的目的,就是确保读请求结束,写请求可以删除读请求造成的缓存脏数据。
如果你用了mysql的读写分离架构怎么办?
ok,在这种情况下,造成数据不一致的原因如下,还是两个请求,一个请求A进行更新操作,另一个请求B进行查询操作。
(1)请求A进行写操作,删除缓存
(2)请求A将数据写入数据库了,
(3)请求B查询缓存发现,缓存没有值
(4)请求B去从库查询,这时,还没有完成主从同步,因此查询到的是旧值
(5)请求B将旧值写入缓存
(6)数据库完成主从同步,从库变为新值
上述情形,就是数据不一致的原因。还是使用双删延时策略。只是,睡眠时间修改为在主从同步的延时时间基础上,加几百ms。
采用这种同步淘汰策略,吞吐量降低怎么办?
ok,那就将第二次删除作为异步的。自己起一个线程,异步删除。这样,写的请求就不用沉睡一段时间后了,再返回。这么做,加大吞吐量。
第二次删除,如果删除失败怎么办?
这是个非常好的问题,因为第二次删除失败,就会出现如下情形。还是有两个请求,一个请求A进行更新操作,另一个请求B进行查询操作,为了方便,假设是单库:
(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
(6)请求A试图去删除请求B写入对缓存值,结果失败了。
ok,这也就是说。如果第二次删除缓存失败,会再次出现缓存和数据库不一致的问题。
如何解决呢?
具体解决方案,且看博主对第(3)种更新策略的解析。

(3)先更新数据库,再删缓存
首先,先说一下。老外提出了一个缓存更新套路,名为《Cache-Aside pattern》。其中就指出

失效:应用程序先从cache取数据,没有得到,则从数据库中取数据,成功后,放到缓存中。
命中:应用程序从cache中取数据,取到后返回。
更新:先把数据存到数据库中,成功后,再让缓存失效。
另外,知名社交网站facebook也在论文《Scaling Memcache at Facebook》中提出,他们用的也是先更新数据库,再删缓存的策略。
这种情况不存在并发问题么?
不是的。假设这会有两个请求,一个请求A做查询操作,一个请求B做更新操作,那么会有如下情形产生
(1)缓存刚好失效
(2)请求A查询数据库,得一个旧值
(3)请求B将新值写入数据库
(4)请求B删除缓存
(5)请求A将查到的旧值写入缓存
ok,如果发生上述情况,确实是会发生脏数据。
然而,发生这种情况的概率又有多少呢?
发生上述情况有一个先天性条件,就是步骤(3)的写数据库操作比步骤(2)的读数据库操作耗时更短,才有可能使得步骤(4)先于步骤(5)。可是,大家想想,数据库的读操作的速度远快于写操作的(不然做读写分离干嘛,做读写分离的意义就是因为读操作比较快,耗资源少),因此步骤(3)耗时比步骤(2)更短,这一情形很难出现。
假设,有人非要抬杠,有强迫症,一定要解决怎么办?
如何解决上述并发问题?
首先,给缓存设有效时间是一种方案。其次,采用策略(2)里给出的异步延时删除策略,保证读请求完成以后,再进行删除操作。
还有其他造成不一致的原因么?
有的,这也是缓存更新策略(2)和缓存更新策略(3)都存在的一个问题,如果删缓存失败了怎么办,那不是会有不一致的情况出现么。比如一个写数据请求,然后写入数据库了,删缓存失败了,这会就出现不一致的情况了。这也是缓存更新策略(2)里留下的最后一个疑问。
如何解决?
提供一个保障的重试机制即可,这里给出两套方案。
方案一:
如下图所示
分布式之数据库和缓存双写一致性方案解析
流程如下所示
(1)更新数据库数据;
(2)缓存因为种种问题删除失败
(3)将需要删除的key发送至消息队列
(4)自己消费消息,获得需要删除的key
(5)继续重试删除操作,直到成功
然而,该方案有一个缺点,对业务线代码造成大量的侵入。于是有了方案二,在方案二中,启动一个订阅程序去订阅数据库的binlog,获得需要操作的数据。在应用程序中,另起一段程序,获得这个订阅程序传来的信息,进行删除缓存操作。
方案二:
分布式之数据库和缓存双写一致性方案解析
流程如下图所示:
(1)更新数据库数据
(2)数据库会将操作信息写入binlog日志当中
(3)订阅程序提取出所需要的数据以及key
(4)另起一段非业务代码,获得该信息
(5)尝试删除缓存操作,发现删除失败
(6)将这些信息发送至消息队列
(7)重新从消息队列中获得该数据,重试操作。

备注说明:上述的订阅binlog程序在mysql中有现成的中间件叫canal,可以完成订阅binlog日志的功能。至于oracle中,博主目前不知道有没有现成中间件可以使用。另外,重试机制,博主是采用的是消息队列的方式。如果对一致性要求不是很高,直接在程序中另起一个线程,每隔一段时间去重试即可,这些大家可以灵活自由发挥,只是提供一个思路。

总结
本文其实是对目前互联网中已有的一致性方案,进行了一个总结。对于先删缓存,再更新数据库的更新策略,还有方案提出维护一个内存队列的方式,博主看了一下,觉得实现异常复杂,没有必要,因此没有必要在文中给出。最后,希望大家有所收获。

转载于:https://blog.51cto.com/14158311/2352234

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/252314.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

使用python从csv文件中读入两列拟合直线

背景:要判断跟踪算法在控制目标物走直线的情况下跟踪的轨迹是否为直线,我保存下来跟踪算法跟踪到的目标的中心点在图像上的像素位置,然后拟合出穿过这些点的直线,然后计算这些点距离直线的平均距离来判断跟踪的精度。(…

window document

1 打开一个新窗口 var newDocwindow.open("text/html","replace");var txt"<html><body>Learning about the DOM is FUN!</body></html>";newDoc.document.write(txt);newDoc.close(); //该方法将关闭 open() 方法打开…

‘(‘:illegal token on right side of ‘::‘

背景&#xff1a;想整理升级一下代码&#xff0c;添加了两个类&#xff0c;再一编译代码&#xff0c;出现了好多这样的错误提示“(:illegal token on right side of ::”&#xff0c;我很纳闷这是啥问题&#xff0c;我就使用“注释法”来定位出错的位置&#xff0c;我发现把所有…

mysql-数据库操作

doc界面操作mysql:<br/> 以phpstudy为例 登录数据库&#xff1a;进入phpstudy/mysql/bin下&#xff0c;mysql -u用户名 -p密码 选择数据库&#xff1a;use 数据库名; 设置编码格式&#xff1a;set names gbk; 查看表结构或字段信息&#xff1a;desc 表名; 建立数据库&…

虹软免费人脸识别SDK注册指南

2019独角兽企业重金招聘Python工程师标准>>> 成为开发者三步完成账号的基本注册与认证&#xff1a; STEP1:点击注册虹软AI开放平台右上角注册选项&#xff0c;完成注册流程。 STEP2:首次使用&#xff0c;登录后进入开发者中心&#xff0c;点击账号管理完成企业或者个…

Mybatis使用statementType=STATEMENT实现动态传入表名或字段名

mybatis中使用statementType"STATEMENT"实现动态传入字段名时一直报语句错误&#xff0c;但实际上语句并没有毛病&#xff0c;爬了一天坑才找到问题&#xff0c;记录一下。 整条语句中里所有传入的值都要使用${xxx},不能使用#{xxx}。 <select id"listMap&quo…

C++中的类加多线程代码修炼

背景&#xff1a;现在在做一个目标跟踪的项目&#xff0c;需要实时的从工业相机中获取图像&#xff0c;然后再跟踪图像上的目标物&#xff0c;由于起初为了测试跟踪算法&#xff0c;就把“从相机获取图像”和“跟踪处理”都放在了主线程中&#xff0c;在实际测试时&#xff0c;…

Activity Monitor 闪退 无法进入睡眠

Activity Monitor 闪退 & 无法进入睡眠 情况描述 黑苹果主机突然无法进入睡眠。 考虑到可能是后台程序阻碍了系统正常进入睡眠&#xff0c; 于是想要通过Activity Monitor查看系统的活动情况&#xff0c;然而&#xff0c;Activity Monitor闪退。 重新开机&#xff0c;快速…

hbase中清空整张表的数据

hbase(main):005:0> truncate fr:test Truncating FaceBase table (it may take a while):- Disabling table...- Dropping table...- Creating table...0 row(s) in 14.4220 seconds truncate是disable、drop、create三个动作的自动化集成。转载于:https://www.cnblogs.com…

hibernate树

1. 树实现通过pid进行指向上一层来实现&#xff0c;实体类代码如下 package com.test.model;import java.util.HashSet; import java.util.Set;import javax.persistence.CascadeType; import javax.persistence.Entity; import javax.persistence.FetchType; import javax.per…

Sleep() sleep() usleep()

Linux: sleep(n); //停留n秒 usleep(n); //停留n微秒 Windows: Sleep(n); //停留n毫秒

vue的鼠标移入和移出

vue的鼠标移入和移出 需求&#xff08;鼠标到预约二维码显示&#xff0c;预约添加背景色&#xff09; 实现 <!--html部分--> <ul class"person_list"> //五个li标签皆是循环渲染出来的<li class"item" v-for"(n,index) in 5">…

聊聊flink的MemoryPool

为什么80%的码农都做不了架构师&#xff1f;>>> 序 本文主要研究一下flink的MemoryPool MemoryPool flink-runtime_2.11-1.7.2-sources.jar!/org/apache/flink/runtime/memory/MemoryManager.java abstract static class MemoryPool {abstract int getNumberOfAvai…

day4

ti很简单&#xff0c;但是把变量弄错了&#xff0c;写了不到半小时&#xff0c;调了一小时&#xff0c;导致t3功亏一篑。 #include<iostream> #include<cstdio> #include<cstring> #include<algorithm> #include<queue> #include<vector> …

C++中public protected private的区别

1. 不考虑继承关系时 本类方法使用外部使用private是否protected是否public是是 2. 有继承关系时 子类方法使用外部private否否protected是否public是是 结论&#xff1a;基于以上两个表格可以知道&#xff0c;C中的protected处于private和public中间&#xff0c; protected 既…

表达式求值

表达式求值问题 ①问题描述 表达式是数据运算的基本形式。人们的书写习惯是中缀式&#xff0c;如&#xff1a;1122*(7-4)/3。中缀式的计算按运算符的优先级及括号优先的原则&#xff0c;相同级别从左到右进行计算。表达式还有后缀式&#xff08;如&#xff1a;22 7 4 - * 3 / 1…

PHP_SELF变量解析和重复路径解决

最近升级PHP到PHP7版本&#xff0c;并重新部署了新的Nginx&#xff0c;启动的时候发现了一个问题&#xff0c;全局变量$_SERVER[PHP_SELF]的值发生了改变&#xff0c;从而影响到代码的功能。因此我们来了解下$_SERVER全局变量中的PHP_SELF/PATH_INFO/SCRIPT_NAME等参数以及其关…

pep 8 规范的一些记录

一、pep8起源 龟叔创立Python的初衷里就有创立一个容易阅读的编程语言&#xff0c;所以亲自操刀写了pep8 代码规范&#xff0c;每个项目开始前都要有一个共识&#xff0c;就是自己的代码规范&#xff0c;pep8 就是一个很好的范本。 二、官网链接 https://www.python.org/dev/pe…

C++中的类加多线程代码修炼之二

背景&#xff1a;在上一篇文章中 写到了我第一次使用C使用多个类多个线程进行编程&#xff0c;由于是第一接手“这么大一个工程”&#xff0c;所以还是要有个参照物的&#xff0c;由于我呢之前好几年一直在看的一个C代码工程就是ORB-SLAM了&#xff0c;这个工程使用C语言&#…

Primer c++ 第5版pdf

下载地址&#xff1a;网盘下载 内容简介 这本久负盛名的 C经典教程&#xff0c;时隔八年之久&#xff0c;终迎来史无前例的重大升级。除令全球无数程序员从中受益&#xff0c;甚至为之迷醉的——C 大师 Stanley B. Lippman 的丰富实践经验&#xff0c;C标准委员会原负责…