缓存与数据库一致性原则

https://blog.csdn.net/striveb/article/details/95110502

一、场景：

　　两个用户发起下单请求，下单前需要查库存是否有剩余。

　　用户甲 ：1、阶段1 ：访问缓存库存，获取到缓存库存数量为1；

　　　　　　2、阶段1 ：缓存数量为1，即有库存，准备更新，然后删除缓存库存；

　　　　　　3、阶段3 ：然后更新数据库库存为 0；

　　用户乙：1、阶段2 ：访问缓存库存，发现库存为空；

　　　　　　2、阶段2：然后再去访问数据库（此时用户甲，还没有修改数据库，此时数据库库存数量为1），发现数据库存为1，然后写入缓存库存改为1 。　

　　

 

原因：　　

　　产生以上问题的原因是阶段2的时间长，延迟了用户甲在第三步的无法及时更新数据的库存数量的操作。

　　阶段2，这段时间那么长，有以下原因。

　　1、JVM垃圾收集的时候，会产生停止线程的场景。GC 产生 stop world

　　2、操作系统的时候，有上下文切换，耗时较长；

　　3、应用程序同步磁盘的时候，如果操作过程有是同步 io, 要等操作完成之后才能更新数据库；

　　4、内存的 free 空间已经很小， 这时候会 swap 到持久化层面，这时候访问操作很久；

　　5、操作更新数据库，由于网络的问题，包丢了；

　　6、在操作的时候，有人在运维，就可以挂起虚拟机；

 

二、常见缓存访问模式

1、本地缓存（Cache-Aside）

　　缓存不直接与数据库交互

　　应用 服务1 访问数据库获取数据，再把数据存到本地缓存。

　　

 

 

2、 缓存中间件（Cache-Aside）

　  左边全链路，右边统一数据访问服务

 

　　左边全链路的延迟更少，减少中间缓件。

 

　　右边的应用服务逻辑更简单，对用户更友好。

 

　　

 

2.1、第一种

　　全链路

 

2.1.1、读取缓存

　　先访问缓存，查找数据；如果缓存返回失败，直接查找数据库，并放入缓存；

 2.1.2、更新操作

　　1、先更新缓存，再更新数据库（更新不删除缓存）。

　　如果更新数据库不成功，导致缓存和数据库不一致。

　　如下问题

 　　

 

 　　用户 B ：1、阶段1：查找缓存，发现没有

　　　　　　  2、阶段1到3：查找数据库

　　　　　　  3、阶段3： 更新数据库

　　用户 A：1、阶段1到2：更新缓存；

　　　　　　2、阶段3：更新缓存成功，再更新数据库

　　A 更新的数据被B 更新的覆盖

　2、先更新数据库，再更新缓存（更新不删除缓存） 

　　　也会出现问题，也会产生数据不一致。

　3、先删除缓存，再更新数据库（更新删除缓存）， 

　　　没有数据不一致的问题，但也有问题。

　4、先更新数据库，再删除缓存（更新删除缓存）

　　　也有问题。 

2.2、第二种

　　通过 统一数据访问服务，来决定先访问 数据库 还是 缓存，应用服务不直接访问数据库和缓存。

　　应用服务通过 get 和 set 访问，具体的由 统一数据访问服务决定。

　　

2.3、缓存和数据库交互 Through

2.3.1、read Through

　　　　

　　1、应用服务先访问缓存，找需要的数据；

　　2、如果没有相关数据，则缓存向数据库查找请求

　　3、数据库返回数据给缓存

　　4、数据写入缓存，并返回给应用服务

 2.3.2、write through

　　

 

　　1、第一步查找更新缓存是否在缓存中

　　2、如果在缓存中，则直接更新缓存中的数据

　　3、如果没有查找到缓存中的数据，则直接更新数据库

　　　　第二部中的数据更新完缓存中的数据，同步也会写回到数据库

 　　　　

2.3.3、write behind

　　

 

 

 

三、一致性更新目标

　　过期时间 TTL 

　　1、最终一致性：过期了回取数据库最新值

　　2、剔除冷的缓存，节省缓存空间，提升效率

3.1、异步更新（最终一致性）

　　　　

 

3.2、重试机制（最终一致性）

　　

 

　　1、数据访问服务先更新数据库

　　2、再删除缓存，如果删除缓存失败

　　3、失败的记录放入消息队列

　　4、消费消息队列的消息（即使删除失败的记录）

　　5、重试删除操作

 

3.3、强一致性

　　　　

 

 　　将更新数据库和更新缓存当作事务依据 ACID 的原则。