数据库和redis双写一致性

一、前言

目前，企业中大多数数项目中都会用redis做缓存，既然用了缓存，就可能会涉及到redis和数据库的双写，那么就一定会遇到数据一致性问题，我们该怎么解决一致性问题呢？
我想每家企业都会根据自己业务的需要有一套自己的解决方案，下面我们来分析一下常见的方案。

二、Redis做为只读缓存

2.1 先删除缓存再更新数据库

在对数据进行更新的时候先删除缓存，再更新数据库，在单线程情况下这个方案不会有问题，但是在并发比较高的情况下就会出现问题了，我们看一下下面这个例子。
假设有A、B两个请求，请求A做更新操作，请求B做查询读取操作：

1. 线程A发起一个写操作，首先删除缓存。
2. 此时线程B发起一个读操作，查询缓存没有命中，接着从数据库读取结果，设置缓存后返回。
3. 此时线程A将数据库更新成新数据。

这样子就有问题了，缓存和数据库就不一致了。缓存保存的是老数据，数据库中存的却是新数据。往后的查询操作也都会命中缓存，读到老数据。

那么这该怎么办呢？

在线程A更新完数据库的值之后，我们可以让它先sleep一小段时间，再进行一次缓存删除操作。

之所以要sleep，就是为了让线程B先能够从数据库里面读取数据，把缺失的数据写入缓存后，线程A再删除。所有线程Asleep的时间就需要大于线程B读取数据再写入缓存的时间。这个时间的值需要对接口读取和写缓存的时间进行统计，以此为基础进行估算。这种方式叫做延迟双删

2.2 先更新数据库再删除缓存

如果先更新数据库再删除缓存是不是就不会存在问题了呢？也不是的，我们再来看一个例子。

如果线程A更新了数据库中的值，还没来得及删除缓存中的值，线程B就开始读取数据了，那么线程B查询缓存时，发现命中就会直接 从缓存中读取旧值。不过，再这种情况下，如果其他线程并发读缓存请求不多，那么，就不会有很多的请求读到旧值。所以这种情况对业务影响比较小。

在大多数业务场景中，我们会把redis作为只读缓存使用。对于只读缓存，我们既可以先删除缓存再更新数据库，也可以先更新数据库再删除缓存。我建议优先使用先更新数据库再更删除缓存的方法。原因如下

1. 先删除缓存再更新数据库，有可能导致请求因缓存缺失访问数据库，给数据造成压力；
2. 如果业务应用中读取数据库和写缓存的时间不好估算，那么，延迟双删中的等待时间就不好设置。

如果业务层要求必须读取一致性数据，那么我们就需要在更新数据库时，现在Redis客户端暂存并发读请求，等数据更新完，缓存值删除后，再读取数据，从而保证一致性。

2.3 借助消息队列删除

这是对先更新数据库再删除缓存时，删除删除缓存失败的情况的完善，整个流程如下图

流程如下所示
（1）更新数据库数据；
（2）缓存因为种种问题删除失败
（3）将需要删除的key发送至消息队列
（4）自己消费消息，获得需要删除的key
（5）继续重试删除操作，直到成功

然而，该方案有一个缺点，对业务线代码造成大量的侵入。于是有了方案二，在方案二中，启动一个订阅程序去订阅数据库的binlog，获得需要操作的数据。在应用程序中，另起一段程序，获得这个订阅程序传来的信息，进行删除缓存操作。

• 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

三、Redis做为读写缓存

先更新数据库再更新缓存

这种情况下，如果更新数据库成功，但是更新缓存失败，此时数据库中是最新值，但缓存中是旧值，后续请求直接命名缓存得到旧值。

先更新缓存再更新数据库

如果数据库更新失败，此时缓存中是新值数据库中是旧值，后续请求命中缓存，但是得到新值，短期内可能影响不大，但是一旦缓存过期或淘汰，读请求会从数据库中读取旧值，并设置到缓存中，之后都会读取旧值，对业务产生影响。

针对这种其中有一次操作可能失败的情况，也可以使用重试机制解决，把第二步放入消息队列中，消费者从消息队列取出消息，在更新数据库或缓存，以此达到最终一致性。

以上是没有并发请求的情况。如果存在并发读写，也会产生不一致，分为以下4种场景。

1、先更新数据库，再更新缓存，写+读并发：线程A先更新数据库，之后线程B读取数据，此时线程B会命中缓存，读取到旧值，之后线程A更新缓存成功，后续的读请求会命中缓存得到最新值。这种场景下，线程A未更新完缓存之前，在这期间的读请求会短暂读到旧值，对业务短暂影响。

2、先更新缓存，再更新数据库，写+读并发：线程A先更新缓存成功，之后线程B读取数据，此时线程B命中缓存，读取到最新值后返回，之后线程A更新数据库成功。这种场景下，虽然线程A还未更新完数据库，数据库会与缓存存在短暂不一致，但在这之前进来的读请求都能直接命中缓存，获取到最新值，所以对业务没影响。

3、先更新数据库，再更新缓存，写+写并发：线程A和线程B同时更新同一条数据，更新数据库的顺序是先A后B，但更新缓存时顺序是先B后A，这会导致数据库和缓存的不一致。

4、先更新缓存，再更新数据库，写+写并发：与场景3类似，线程A和线程B同时更新同一条数据，更新缓存的顺序是先A后B，但是更新数据库的顺序是先B后A，这也会导致数据库和缓存的不一致。

场景1和2对业务影响较小，场景3和4会造成数据库和缓存不一致，影响较大。也就是说，在读写缓存模式下，写+读并发对业务的影响较小，而写+写并发时，会造成数据库和缓存的不一致。

针对场景3和4的解决方案是，对于写请求，需要配合分布式锁使用。写请求进来时，针对同一个资源的修改操作，先加分布式锁，这样同一时间只允许一个线程去更新数据库和缓存，没有拿到锁的线程把操作放入到队列中，延时处理。用这种方式保证多个线程操作同一资源的顺序性，以此保证一致性。

综上，使用读写缓存同时操作数据库和缓存时，因为其中一个操作失败导致不一致的问题，同样可以通过消息队列重试来解决。而在并发的场景下，读+写并发对业务没有影响或者影响较小，而写+写并发时需要配合分布式锁的使用，才能保证缓存和数据库的一致性。