聊聊在集群环境中本地缓存如何进行同步

前言

之前有发过一篇文章聊聊如何利用redis实现多级缓存同步。有个读者就给我留言说，因为他项目的redis版本不是6.0+版本，因此他使用我文章介绍通过MQ来实现本地缓存同步，他的同步流程大概如下图

他原来的业务流程是每天凌晨开启定时器去爬取第三方的数据，并持久化到redis，后边因为redis发生过宕机事故，他碰巧看了我文章，就觉得可以用使用多级缓存的策略，用来做个兜底。他的业务流程就如上图，即每天凌晨开启定时器去爬取第三方数据，持久化到redis和其中一台服务的本地缓存，然后将爬取到的业务数据发送到kafka，其他业务服务通过订阅kafka，将业务数据保存到本地缓存。

他改造完，某天突然发现在集群环境中，只要其中一台服务消费了kafka数据，其他就消费不到。今天就借这个话题，来聊聊集群环境中本地缓存如何进行同步

前置知识

kafka消费topic-partitions模式分为subscribe模式和assign模式。subscribe模式需要指定group.id,该模式会为consumer自动分配partition,且同一个group.id下的不同consumer不会消费同样的分区。assign模式需要为consumer手动、显示的指定需要消费的topic-partitions，不受group.id限制，相当与指定的group.id无效。通俗一点讲就是assign模式下，所有消费者都可以订阅指定分区

我们要通过消息队列实现本地缓存同步，本质上就是需要利用消息队列提供广播能力，而kafka默认不具备。不过我们可以根据kafka提供的消费模式进行定制，从而使kafka也具备广播能力

集群本地缓存同步方案

方案一：利用MQ广播能力

因为读者项目是使用kafka，且项目是使用spring-kafka，我们也就以此为例

1、subscribe模式

通过前置知识，我们了解到在subscribe模式下，同一个group.id下的不同consumer不会消费同样的分区，这就意味我们可以通过指定不同group.id来消费同样分区达到广播的效果

那如何在同个集群服务实现不同的group.id?

此时Spring EL 表达式就派上用场了，我们通过 Spring EL 表达式，在每个消费者分组的名字上配合 UUID 生成其后缀。这样，就能保证每个项目启动的消费者分组不同，从而达到广播消费的目的

示例

  @KafkaListener(topics = "${userCache.topic}",groupId =  "${userCache.topic}_group_" + "#{T(java.util.UUID).randomUUID()})")
    public void receive(Acknowledgment ack, String data){
        System.out.println(String.format("serverPort:【%s】,接收到数据：【%s】",serverPort,data));
        ack.acknowledge();
    }

如果我们觉得UUID不直观，我们也可以使用IP作为标识，只要能保证同个集群服务的group.id是唯一即可

不过如果要改成ip，我们得做一定的改造。改造步骤如下

a、 获取ip地址信息，并放入environment

public class ServerAddrEnvironmentPostProcessor implements EnvironmentPostProcessor{



    private String SERVER_ADDRESS = "server.addr";

    @Override
    @SneakyThrows
    public void postProcessEnvironment(ConfigurableEnvironment environment, SpringApplication application) {
        MutablePropertySources propertySources = environment.getPropertySources();
        Map<String, Object> source = new HashMap<>();
        String serverAddr = InetAddress.getLocalHost().getHostAddress();
        source.put(SERVER_ADDRESS,serverAddr);
        MapPropertySource mapPropertySource = new MapPropertySource("serverAddrProperties",source);
        propertySources.addFirst(mapPropertySource);

    }



}

b、 配置spi

在src/main/resource目录下配置META-INF/spring.factories，配置内容如下

org.springframework.boot.env.EnvironmentPostProcessor=\
com.github.lybgeek.comsumer.ip.ServerAddrEnvironmentPostProcessor

c、 @KafkaListener配置如下内容

 @KafkaListener(topics = "${userCache.topic}",groupId =  "${userCache.topic}_group_" + "${server.addr}" + "_${server.port}")

小结

该方式的实现优点是比较简单，但如果需要对服务进行运维监控统计，那就不怎么友好了，虽然指定IP会比随机UUID好点，但如果是容器化部署，每次部署其IP也是会变化，这样跟随机指定UUID，差别也不大了。其次如果是使用云产品，比如阿里云对comsume group是有数量上限，且消费者组需要提前创建，这种情况使用该方案就不是很合适了

assign模式

通过assign模式手动消费对应的分区

示例

   @KafkaListener(topicPartitions =
            {@TopicPartition(topic = "${userCache.topic}", partitions = "0")})
    public void receive(Acknowledgment ack, ConsumerRecord record){
        System.out.println(String.format("serverPort:【%s】,接收到数据：【%s】",serverPort,record));
        ack.acknowledge();
    }

小结

该方式实现也是很简单，如果我们不需要动态创建新的分区，用该方案实现广播，会是一个不错的选择。不过该方式的缺点很明显，因为是手动指定分区，当该分区有问题，也挺麻烦的

方案二：通过定时器触发

该方案主要基于读者目前的同步方案进行改造，改造后如下图

核心就是根据读者业务的特性，因为他是定时每天晚上同步爬取，那就意味着他这个数据至少在当天基本不变，就不用太考虑数据一致性问题，我们可以将集群服务的定时调度全部开启，此时仅需将xxl-job的调度策略改成分片广播就行，这样就可以持久化到redis的同时，也持久化到本地缓存

小结

该方案改动量比较小，有个小缺点就是，因为集群内所有服务都执行调度，这样就会使redis重复持久化，不过问题也不大就是。最后读者选择该方案

总结

本文主要阐述集群环境中本地缓存如何进行同步，之前还有读者问我说，使用了多级缓存，数据一致性要如何保证？以前我可能会从技术角度来回答，比如你可以延迟双删，或者如果你是mysql，你可以使用canal+mq，更甚者你可以使用分布式锁来保证。但现在我更多从业务角度来思考这件事情，你都考虑使用缓存，是不是意味着你在业务上是可以容忍一定不一致性，既然可以容忍，是不是最终可以通过一些补偿方案来解决这个不一致性

没有完美的方案，你此时感觉的完美方案，可能是当时在那个业务场景下，做了一个贴合业务的权衡

demo链接

https://github.com/lyb-geek/springboot-learning/tree/master/springboot-kafka-broadcast