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高并发架构系列:Redis缓存和MySQL数据一致性方案详解

一、需求起因

在高并发的业务场景下,数据库大多数情况都是用户并发访问最薄弱的环节。所以,就需要使用redis做一个缓冲操作,让请求先访问到redis,而不是直接访问MySQL等数据库。

这个业务场景,主要是解决读数据从Redis缓存,一般都是按照下图的流程来进行业务操作。

读取缓存步骤一般没有什么问题,但是一旦涉及到数据更新:数据库和缓存更新,就容易出现缓存(Redis)和数据库(MySQL)间的数据一致性问题。

不管是先写MySQL数据库,再删除Redis缓存;还是先删除缓存,再写库,都有可能出现数据不一致的情况。举一个例子:

  1. 如果删除了缓存Redis,还没有来得及写库MySQL,另一个线程就来读取,发现缓存为空,则去数据库中读取数据写入缓存,此时缓存中为脏数据。
  2. 如果先写了库,在删除缓存前,写库的线程宕机了,没有删除掉缓存,则也会出现数据不一致情况。

因为写和读是并发的,没法保证顺序,就会出现缓存和数据库的数据不一致的问题。 如来解决?这里给出两个解决方案,先易后难,结合业务和技术代价选择使用。

二、缓存和数据库一致性解决方案

  • 第一种方案:采用延时双删策略

在写库前后都进行redis.del(key)操作,并且设定合理的超时时间。 伪代码如下:

public void write(String key,Object data){ redis.delKey(key);
db.updateData(data); Thread.sleep(500); redis.delKey(key); }
复制代码

具体的步骤就是

  1. 先删除缓存;
  2. 再写数据库;
  3. 休眠500毫秒;
  4. 再次删除缓存。

那么,这个500毫秒怎么确定的,具体该休眠多久呢? 需要评估自己的项目的读数据业务逻辑的耗时。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。 当然这种策略还要考虑redis和数据库主从同步的耗时。最后的的写数据的休眠时间:则在读数据业务逻辑的耗时基础上,加几百ms即可。比如:休眠1秒。

设置缓存过期时间 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。所有的写操作以数据库为准,只要到达缓存过期时间,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。

该方案的弊端 结合双删策略+缓存超时设置,这样最差的情况就是在超时时间内数据存在不一致,而且又增加了写请求的耗时。

  • 第二种方案:异步更新缓存(基于订阅binlog的同步机制)

技术整体思路: MySQL binlog增量订阅消费+消息队列+增量数据更新到redis 读Redis:热数据基本都在Redis 写MySQL:增删改都是操作MySQL 更新Redis数据:MySQ的数据操作binlog,来更新到Redis

Redis更新 1)数据操作主要分为两大块:

  • 一个是全量(将全部数据一次写入到redis)
  • 一个是增量(实时更新)

这里说的是增量,指的是mysql的update、insert、delate变更数据。

2)读取binlog后分析 ,利用消息队列,推送更新各台的redis缓存数据。 这样一旦MySQL中产生了新的写入、更新、删除等操作,就可以把binlog相关的消息推送至Redis,Redis再根据binlog中的记录,对Redis进行更新。 其实这种机制,很类似MySQL的主从备份机制,因为MySQL的主备也是通过binlog来实现的数据一致性。

这里可以结合使用canal(阿里的一款开源框架),通过该框架可以对MySQL的binlog进行订阅,而canal正是模仿了mysql的slave数据库的备份请求,使得Redis的数据更新达到了相同的效果。

当然,这里的消息推送工具你也可以采用别的第三方:kafka、rabbitMQ等来实现推送更新Redis。

以上就是Redis和MySQL数据一致性详解。

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