在現(xiàn)代軟件系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫(kù)與緩存是兩個(gè)重要的組成部分。數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的持久化存儲(chǔ)，而緩存則用于加速數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)速度。然而，如何保證數(shù)據(jù)庫(kù)與緩存之間數(shù)據(jù)的一致性是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。本文將探討數(shù)據(jù)庫(kù)與緩存數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題，并關(guān)注先更新數(shù)據(jù)庫(kù)還是先更新緩存這一關(guān)鍵問(wèn)題。

一、數(shù)據(jù)庫(kù)與緩存簡(jiǎn)介

1. 數(shù)據(jù)庫(kù)

數(shù)據(jù)庫(kù)是一種用于存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)的軟件系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)分為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)(如 MySQL、Oracle、SQL Server 等)和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)(如 MongoDB、Redis、Cassandra 等)。數(shù)據(jù)庫(kù)的主要功能是數(shù)據(jù)的增刪改查、數(shù)據(jù)持久化、數(shù)據(jù)備份等。

2. 緩存

緩存是一種臨時(shí)存儲(chǔ)技術(shù)，其目的是為了提高數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)速度。緩存通常存儲(chǔ)在內(nèi)存中，這樣可以實(shí)現(xiàn)比從磁盤(pán)讀取數(shù)據(jù)更快的訪(fǎng)問(wèn)速度。緩存的典型應(yīng)用場(chǎng)景包括網(wǎng)頁(yè)緩存、數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)緩存、CDN 等。

二、緩存與數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題

緩存與數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題的本質(zhì)是，在緩存和數(shù)據(jù)庫(kù)之間，數(shù)據(jù)可能因?yàn)楦鞣N原因出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象。這可能導(dǎo)致用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)到過(guò)期或錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，從而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。以下是一些可能導(dǎo)致緩存與數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)不一致的原因：

緩存數(shù)據(jù)過(guò)期：緩存數(shù)據(jù)具有一定的生命周期，當(dāng)緩存數(shù)據(jù)過(guò)期時(shí)，需要重新從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取最新數(shù)據(jù)。然而，在這個(gè)過(guò)程中，如果操作不當(dāng)，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致。

數(shù)據(jù)更新不同步：當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，需要同步更新緩存中的數(shù)據(jù)。如果更新操作未能及時(shí)進(jìn)行，會(huì)導(dǎo)致緩存與數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)不一致。

系統(tǒng)故障：系統(tǒng)故障可能導(dǎo)致緩存與數(shù)據(jù)庫(kù)之間的數(shù)據(jù)同步中斷，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致。

三、數(shù)據(jù)庫(kù)與緩存數(shù)據(jù)一致性策略

為了解決數(shù)據(jù)庫(kù)與緩存數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題，我們可以采用以下策略：

1. 先更新數(shù)據(jù)庫(kù)，再更新緩存

這種策略要求在數(shù)據(jù)庫(kù)更新后立即更新緩存。這樣，當(dāng)用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)緩存時(shí)，可以獲取到最新的數(shù)據(jù)。這種策略的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行，但可能會(huì)在高并發(fā)場(chǎng)景下引起數(shù)據(jù)不一致的問(wèn)題。例如，當(dāng)多個(gè)請(qǐng)求同時(shí)更新同一數(shù)據(jù)時(shí)，可能導(dǎo)致緩存中的數(shù)據(jù)過(guò)期。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們可以引入鎖機(jī)制，確保數(shù)據(jù)的更新操作是原子性的。

在實(shí)際應(yīng)用中，先更新數(shù)據(jù)庫(kù)，再更新緩存的策略如下：

更新數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。

刪除緩存中的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，而不是直接更新緩存。這樣，當(dāng)下一個(gè)請(qǐng)求訪(fǎng)問(wèn)緩存時(shí)，因?yàn)榫彺嬷袥](méi)有數(shù)據(jù)，請(qǐng)求會(huì)重新從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取最新數(shù)據(jù)并將其存入緩存。

這種策略適用于讀多寫(xiě)少的場(chǎng)景，因?yàn)轭l繁的數(shù)據(jù)更新可能導(dǎo)致緩存效率降低。

2. 先更新緩存，再更新數(shù)據(jù)庫(kù)

這種策略要求在更新緩存后立即更新數(shù)據(jù)庫(kù)。這樣，當(dāng)用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)緩存時(shí)，可以獲取到最新的數(shù)據(jù)。這種策略的優(yōu)點(diǎn)是可以減少數(shù)據(jù)庫(kù)的負(fù)擔(dān)，但可能會(huì)引起數(shù)據(jù)丟失的問(wèn)題。例如，當(dāng)系統(tǒng)故障時(shí)，緩存中的數(shù)據(jù)可能尚未更新到數(shù)據(jù)庫(kù)，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們可以采用異步消息隊(duì)列或日志機(jī)制，確保緩存中的數(shù)據(jù)最終能夠更新到數(shù)據(jù)庫(kù)。

在實(shí)際應(yīng)用中，先更新緩存，再更新數(shù)據(jù)庫(kù)的策略如下：

更新緩存中的數(shù)據(jù)。

將更新操作添加到消息隊(duì)列或日志中，確保數(shù)據(jù)庫(kù)最終能夠得到更新。

這種策略適用于寫(xiě)多讀少的場(chǎng)景，因?yàn)榫彺婵梢詭椭謸?dān)數(shù)據(jù)庫(kù)的寫(xiě)壓力。

四、實(shí)踐建議

在實(shí)際項(xiàng)目中，我們需要根據(jù)具體的業(yè)務(wù)場(chǎng)景和需求來(lái)選擇合適的數(shù)據(jù)庫(kù)與緩存數(shù)據(jù)一致性策略。以下是一些實(shí)踐建議：

評(píng)估業(yè)務(wù)場(chǎng)景：根據(jù)業(yè)務(wù)場(chǎng)景的讀寫(xiě)比例、實(shí)時(shí)性要求和容錯(cuò)要求來(lái)選擇合適的策略。例如，對(duì)于實(shí)時(shí)性要求高、讀寫(xiě)比例相近的場(chǎng)景，可以選擇先更新數(shù)據(jù)庫(kù)，再更新緩存的策略;對(duì)于寫(xiě)壓力大、容錯(cuò)要求較高的場(chǎng)景，可以選擇先更新緩存，再更新數(shù)據(jù)庫(kù)的策略。

優(yōu)化緩存策略：使用合適的緩存過(guò)期策略和緩存更新策略，以提高緩存效率。例如，可以采用定時(shí)過(guò)期、惰性過(guò)期等策略來(lái)設(shè)置緩存過(guò)期時(shí)間，避免緩存中的數(shù)據(jù)過(guò)期;可以采用主動(dòng)更新、被動(dòng)更新等策略來(lái)更新緩存，確保緩存中的數(shù)據(jù)一致。

引入鎖機(jī)制和異步處理：在需要保證數(shù)據(jù)一致性的場(chǎng)景中，可以引入鎖機(jī)制來(lái)確保數(shù)據(jù)更新操作的原子性。此外，可以利用異步消息隊(duì)列或日志機(jī)制來(lái)將緩存中的數(shù)據(jù)更新到數(shù)據(jù)庫(kù)，以提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和容錯(cuò)性。

監(jiān)控和告警：通過(guò)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)與緩存的性能指標(biāo)，以及數(shù)據(jù)一致性情況，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題并采取相應(yīng)的措施。同時(shí)，可以設(shè)置告警機(jī)制，當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重的數(shù)據(jù)不一致情況時(shí)，及時(shí)通知相關(guān)人員進(jìn)行處理。

測(cè)試和評(píng)估：在實(shí)施數(shù)據(jù)庫(kù)與緩存數(shù)據(jù)一致性策略之前，需要對(duì)策略進(jìn)行充分的測(cè)試和評(píng)估，確保其能夠滿(mǎn)足業(yè)務(wù)需求。在測(cè)試過(guò)程中，可以模擬不同的業(yè)務(wù)場(chǎng)景和故障情況，以評(píng)估策略的有效性和穩(wěn)定性。

1. 淘汰緩存：如果是較為復(fù)雜的數(shù)據(jù)時(shí)，進(jìn)行緩存的更新操作就會(huì)變得異常復(fù)雜，因此一般推薦選擇淘汰緩存，而不是更新緩存。

2. 選擇先淘汰緩存，再更新數(shù)據(jù)庫(kù)，假如先更新數(shù)據(jù)庫(kù)再淘汰緩存，如果淘汰緩存失敗，那么后面的請(qǐng)求都會(huì)得到臟數(shù)據(jù)，直至緩存過(guò)期。假如先淘汰緩存再更新數(shù)據(jù)庫(kù)，如果更新數(shù)據(jù)庫(kù)失敗，只會(huì)產(chǎn)生一次緩存穿透，相比較而言，后者對(duì)業(yè)務(wù)則沒(méi)有本質(zhì)上的影響。

3. 延時(shí)雙刪策略 如下場(chǎng)景：同時(shí)有一個(gè)請(qǐng)求A進(jìn)行更新操作，另一個(gè)請(qǐng)求B進(jìn)行查詢(xún)操作。 我們按如下步驟執(zhí)行：

(1. 請(qǐng)求A進(jìn)行寫(xiě)操作，刪除緩存

(2. 請(qǐng)求B查詢(xún)發(fā)現(xiàn)緩存不存在

(3. 請(qǐng)求B去數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)得到舊值

(4. 請(qǐng)求B將舊值寫(xiě)入緩存

(5. 請(qǐng)求A將新值寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)，次數(shù)便出現(xiàn)了數(shù)據(jù)不一致問(wèn)題，此時(shí)我們可以采用延時(shí)雙刪策略得以解決。public void write(String key,Object data){ redisUtils.del(key); db.update(data); Thread.Sleep(100); redisUtils.del(key); }

這么做，可以將1秒內(nèi)所造成的緩存臟數(shù)據(jù)，再次刪除。這個(gè)時(shí)間設(shè)定可根據(jù)俄業(yè)務(wù)場(chǎng)景進(jìn)行一個(gè)調(diào)節(jié)。

概述

什么是緩存與數(shù)據(jù)庫(kù)一致性?

緩存與數(shù)據(jù)庫(kù)不一致的情況指的是，當(dāng)某個(gè)值被緩存起來(lái)時(shí)，在數(shù)據(jù)庫(kù)中發(fā)生了更改，但是緩存中的值沒(méi)有被更新，導(dǎo)致緩存中的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)不同步的問(wèn)題。

這種不一致性可能會(huì)導(dǎo)致存在臟數(shù)據(jù)，也就是說(shuō)，在緩存中存在著已經(jīng)被刪除或者已經(jīng)過(guò)期的數(shù)據(jù)。這樣會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用程序返回不正確的結(jié)果，甚至可能導(dǎo)致安全漏洞和數(shù)據(jù)泄漏。

處理策略

為了保持緩存與數(shù)據(jù)庫(kù)的一致性，應(yīng)該考慮以下策略：

1) 數(shù)據(jù)庫(kù)先行

在進(jìn)行任何操作之前，需要檢查數(shù)據(jù)庫(kù)中是否存在要獲取或修改的數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)存在，則直接使用數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，并在需要更新或刪除它時(shí)同時(shí)更新緩存。這種策略通常被稱(chēng)為“先驗(yàn)證數(shù)據(jù)庫(kù)”。

2)緩存先行

另一種策略是“先驗(yàn)證緩存”。在這種情況下，應(yīng)用程序首先檢查緩存是否已經(jīng)保存有所需的數(shù)據(jù)。如果緩存中存在，則直接返回該數(shù)據(jù)。否則，從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取數(shù)據(jù)，并將其保存到緩存中。

3)雙寫(xiě)策略

雙寫(xiě)策略是指每次數(shù)據(jù)更改都會(huì)同步更新數(shù)據(jù)庫(kù)和緩存。當(dāng)應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更改時(shí)，它還會(huì)更新緩存以保持同步。這種方法可以確保緩存和數(shù)據(jù)庫(kù)始終保持同步，但可能會(huì)影響性能。