缓存一致性几种解决方案

一、理论知识

1、概述

2、坏的方案

2.1 先写 MySQL，再写 Redis

图解说明：

• 这是一副时序图，描述请求的先后调用顺序；
• 橘黄色的线是请求 A，黑色的线是请求 B；
• 橘黄色的文字，是 MySQL 和 Redis 最终不一致的数据；
• 数据是从 10 更新为 11；

请求 A、B 都是先写 MySQL，然后再写 Redis，在高并发情况下，如果请求 A 在写 Redis 时卡了一会，请求 B 已经依次完成数据的更新，就会出现图中的问题。不过这里有个前提，就是对于读请求，先去读 Redis，如果没有，再去读 DB，但是读请求不会再回写 Redis。 大白话说一下，就是读请求不会更新 Redis

2.2 先写 Redis，再写 MySQL

同“先写 MySQL，再写 Redis”

2.3 先删除 Redis，再写 MySQL

这幅图和上面有些不一样，前面的请求 A 和 B 都是更新请求，这里的请求 A 是更新请求，但是请求 B 是读请求，且请求 B 的读请求会回写 Redis

请求 A 先删除缓存，可能因为卡顿，数据一直没有更新到 MySQL，导致两者数据不一致。这种情况出现的概率比较大，因为请求 A 更新 MySQL 可能耗时会比较长，而请求 B 的前两步都是查询，会非常快。

3、好的方案

3.1 先删除 Redis，再写 MySQL，再删除 Redis

对于“先删除 Redis，再写 MySQL”，如果要解决最后的不一致问题，其实再对 Redis 重新删除即可，这个也是大家常说的“缓存双删”

为了便于大家看图，对于蓝色的文字，“删除缓存 10”必须在“回写缓存10”后面，那如何才能保证一定是在后面呢？**网上给出的第一个方案是，让请求 A 的最后一次删除，等待 500ms。**对于这种方案，看看就行，反正我是不会用，太 Low 了，风险也不可控。那有没有更好的方案呢，我建议异步串行化删除，即删除请求入队列

异步删除对线上业务无影响，串行化处理保障并发情况下正确删除。如果双删失败怎么办，网上有给 Redis 加一个缓存过期时间的方案，这个不敢苟同。个人建议整个重试机制，可以借助消息队列的重试机制，也可以自己整个表，记录重试次数，方法很多

小结：

• “缓存双删”不要用无脑的 sleep 500 ms
• 通过消息队列的异步&串行，实现最后一次缓存删除
• 缓存删除失败，增加重试机制

3.2 先写 MySQL，再删除 Redis

对于上面这种情况，对于第一次查询，请求 B 查询的数据是 10，但是 MySQL 的数据是 11，只存在这一次不一致的情况，对于不是强一致性要求的业务，可以容忍。（那什么情况下不能容忍呢，比如秒杀业务、库存服务等。）当请求 B 进行第二次查询时，因为没有命中 Redis，会重新查一次 DB，然后再回写到 Reids

这里需要满足 2 个条件：

• 缓存刚好自动失效；
• 请求 B 从数据库查出 10，回写缓存的耗时，比请求 A 写数据库，并且删除缓存的还长。

对于第二个条件，我们都知道更新 DB 肯定比查询耗时要长，所以出现这个情况的概率很小，同时满足上述条件的情况更小。

3.3 先写 MySQL，通过 Binlog，异步更新 Redis

这种方案，主要是监听 MySQL 的 Binlog，然后通过异步的方式，将数据更新到 Redis，这种方案有个前提，查询的请求，不会回写 Redis。

这个方案，会保证 MySQL 和 Redis 的最终一致性，但是如果中途请求 B 需要查询数据，如果缓存无数据，就直接查 DB；如果缓存有数据，查询的数据也会存在不一致的情况。所以这个方案，是实现最终一致性的终极解决方案，但是不能保证实时性。

4、几种方案比较

我们对比上面讨论的 6 种方案：

• 先写 Redis，再写 MySQL

  这种方案，我肯定不会用，万一 DB 挂了，你把数据写到缓存，DB 无数据，这个是灾难性的；我之前也见同学这么用过，如果写 DB 失败，对 Redis 进行逆操作，那如果逆操作失败呢，是不是还要搞个重试？

• 先写 MySQL，再写 Redis

  对于并发量、一致性要求不高的项目，很多就是这么用的，我之前也经常这么搞，但是不建议这么做；当 Redis 瞬间不可用的情况，需要报警出来，然后线下处理。

• 先删除 Redis，再写 MySQL

  这种方式，我还真没用过，直接忽略吧。

• 先删除 Redis，再写 MySQL，再删除 Redis

  这种方式虽然可行，但是感觉好复杂，还要搞个消息队列去异步删除 Redis。

• 先写 MySQL，再删除 Redis

  比较推荐这种方式，删除 Redis 如果失败，可以再多重试几次，否则报警出来；这个方案，是实时性中最好的方案，在一些高并发场景中，推荐这种。

• 先写 MySQL，通过 Binlog，异步更新 Redis

  对于异地容灾、数据汇总等，建议会用这种方式，比如 binlog + kafka，数据的一致性也可以达到秒级；纯粹的高并发场景，不建议用这种方案，比如抢购、秒杀等。

个人结论：

• 实时一致性方案：采用“先写 MySQL，再删除 Redis”的策略，这种情况虽然也会存在两者不一致，但是需要满足的条件有点苛刻，所以是满足实时性条件下，能尽量满足一致性的最优解。
• 最终一致性方案：采用“先写 MySQL，通过 Binlog，异步更新 Redis”，可以通过 Binlog，结合消息队列异步更新 Redis，是最终一致性的最优解。

二、项目实战

1、数据更新

因为项目对实时性要求高，所以采用方案 5，先写 MySQL，再删除 Redis 的方式。下面只是一个示例，我们将文章的标签放入 MySQL 之后，再删除 Redis，所有涉及到 DB 更新的操作都需要按照这种方式处理。这里加了一个事务，如果 Redis 删除失败，MySQL 的更新操作也需要回滚，避免查询时读取到脏数据。

@Override
@Transactional(rollbackFor = Exception.class)
public void saveTag(TagReq tagReq) {
    TagDO tagDO = ArticleConverter.toDO(tagReq);

    // 先写 MySQL
    if (NumUtil.nullOrZero(tagReq.getTagId())) {
        tagDao.save(tagDO);
    } else {
        tagDO.setId(tagReq.getTagId());
        tagDao.updateById(tagDO);
    }

    // 再删除 Redis
    String redisKey = CACHE_TAG_PRE + tagDO.getId();
    RedisClient.del(redisKey);
}

@Override
@Transactional(rollbackFor = Exception.class)
public void deleteTag(Integer tagId) {
    TagDO tagDO = tagDao.getById(tagId);
    if (tagDO != null){
        // 先写 MySQL
        tagDao.removeById(tagId);

        // 再删除 Redis
        String redisKey = CACHE_TAG_PRE + tagDO.getId();
        RedisClient.del(redisKey);
    }
}

@Override
public void operateTag(Integer tagId, Integer pushStatus) {
    TagDO tagDO = tagDao.getById(tagId);
    if (tagDO != null){

        // 先写 MySQL
        tagDO.setStatus(pushStatus);
        tagDao.updateById(tagDO);

        // 再删除 Redis
        String redisKey = CACHE_TAG_PRE + tagDO.getId();
        RedisClient.del(redisKey);
    }
}

2、数据获取

这个也很简单，先查询缓存，如果有就直接返回；如果未查询到，需要先查询 DB ，再写入缓存。我们放入缓存时，加了一个过期时间，用于兜底，万一两者不一致，缓存过期后，数据会重新更新到缓存。

@Override
public TagDTO getTagById(Long tagId) {

    String redisKey = CACHE_TAG_PRE + tagId;

    // 先查询缓存，如果有就直接返回
    String tagInfoStr = RedisClient.getStr(redisKey);
    if (tagInfoStr != null && !tagInfoStr.isEmpty()) {
        return JsonUtil.toObj(tagInfoStr, TagDTO.class);
    }

    // 如果未查询到，需要先查询 DB ，再写入缓存
    TagDTO tagDTO = tagDao.selectById(tagId);
    tagInfoStr = JsonUtil.toStr(tagDTO);
    RedisClient.setStrWithExpire(redisKey, tagInfoStr, CACHE_TAG_EXPRIE_TIME);

    return tagDTO;
}

3、测试用例

/**
 * @author Louzai
 * @date 2023/5/5
 */
@Slf4j
public class MysqlRedisService extends BasicTest {

    @Autowired
    private TagSettingService tagSettingService;

    @Test
    public void save() {
        TagReq tagReq = new TagReq();
        tagReq.setTag("Java");
        tagReq.setTagId(1L);
        tagSettingService.saveTag(tagReq);
        log.info("save success:{}", tagReq);
    }

    @Test
    public void query() {
        TagDTO tagDTO = tagSettingService.getTagById(1L);
        log.info("query tagInfo:{}", tagDTO);
    }
}

redis结果为

127.0.0.1:6379> get pai_cache_tag_pre_1
"{\"tagId\":1,\"tag\":\"Java\",\"status\":1,\"selected\":null}"

---

参考文章：

技术派中的缓存一致性解决方案