路漫漫其修远兮
吾将上下而求索

并发环境下,先操作数据库还是先操作缓存?

前言

在分布式系统中,缓存和数据库同时存在时,如果有写操作,先操作数据库还是先操作缓存呢?本文将分5种方案阐述对比,谢谢阅读~

github地址,衷心感谢每一颗star

https://github.com/whx123/JavaHome

缓存维护方案一

如果是一读(线程B)一写(线程A)操作,「先操作缓存,再操作数据库」。流程图如下所示:

20201025-6893594116.png

  • 1.线程A发起一个写操作,第一步del cache

  • 2.线程A第二步写入新数据到DB

  • 3.线程B发起一个读操作,cache miss缓存失效了。

  • 4.线程B从DB获取最新数据

  • 5.线程B执行set cache,把从DB读到的数据,更新到缓存。

「这样看,没啥问题」。我们再看第二个流程图,如下:

20201025-6509471746.png

  • 1.线程A发起一个写操作,第一步del cache

  • 2.此时线程B发起一个读操作,cache miss

  • 3.线程B继续读DB,读出来一个老数据

  • 4.然后老数据设置入cache

  • 5.线程A写入DB最新的数据

OK,酱紫,就有问题了吧,老数据入到缓存了,「每次读都是老数据啦,缓存与数据与数据库数据不一致了」

缓存维护方案二

上个方案是一读一写,如果是双写操作,「先操作缓存,在操作数据库」,会怎么样呢?

20201025-3147517443.png

  • 1.线程A发起一个写操作,第一步set cache

  • 2.线程A第二步写入新数据到DB

  • 3.线程B发起一个写操作,set cache

  • 4.线程B第二步写入新数据到DB

「这样看,也没啥问题。」,但是有时候可能事与愿违,我们再看第二个流程图,如下:

20201025-5191740250.png

  • 1.线程A发起一个写操作,第一步set cache

  • 2.线程B发起一个写操作,第一步set cache

  • 3.线程B写入数据库到DB

  • 4.线程A写入数据库到DB

执行完后,缓存保存的是B操作后的数据,数据库是A操作后的数据,「缓存和数据库数据不一致了」

缓存维护方案三

一写(线程A)一读(线程B)操作,「先操作数据库,再操作缓存」

20201025-9786809199.png

  • 1.线程A发起一个写操作,第一步write DB

  • 2.线程A第二步del cache

  • 3.线程B发起一个读操作,cache miss

  • 4.线程B从DB获取最新数据

  • 5.线程B同时set cache

有些朋友可能认为,在第2步删除缓存之前,线程B读过来呢?这时候,读到的是缓存老数据,这个可以认为是正常业务逻辑呀,下次再读取就是正确数据了。

这种方案「没有明显的并发问题」,但是呢,「步骤二删除缓存失败」,还是个问题。不过概率比较小,「优于方案一和方案二」,平时工作中也是使用方案三。

综上对比,我们一般采用方案三,但是有没有完美全解决方案三的弊端的方法呢?

缓存维护方案四

这个是方案三的改进方案,都是先操作数据库再操作缓存,我们来看一下流程图:

20201025-8235081886.png

通过数据库的「binlog」「异步淘汰key」,以mysql为例 可以「使用阿里的canal将binlog日志采集发送到MQ队列」里面,然后「通过ACK机制 确认处理」 这条更新消息,删除缓存,保证数据缓存一致性。

但是呢还有个问题,「如果是主从数据库呢」

缓存维护方案五

主从DB问题:因为主从DB同步存在延时时间。如果删除缓存之后,数据同步到备库之前已经有请求过来时,「会从备库中读到脏数据」,如何解决呢?解决方案如下流程图:

20201025-3339956846.png

缓存维护总结

综上所述,在分布式系统中,缓存和数据库同时存在时,如果有写操作的时候,「先操作数据库,再操作缓存」。如下:

  • 1.读取缓存中是否有相关数据
  • 2.如果缓存中有相关数据value,则返回
  • 3.如果缓存中没有相关数据,则从数据库读取相关数据放入缓存中key->value,再返回
  • 4.如果有更新写数据,则先操作数据库,再操作缓存
  • 5.为了保证第四步更新缓存成功,使用binlog异步通知操作
  • 6.如果是主从数据库,binglog取自于从库
  • 7.如果是一主多从,每个从库都要采集binlog,然后消费端收到最后一台binlog数据才删除缓存

参考:https://mp.weixin.qq.com/s/2ZvPScfbpl85ZGCDbifY1w

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