一、背景

目前隨著緩存架構方案越來越成熟化，通常做法是引入「緩存」來提高讀性能，架構模型就變成了這樣：

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先來看一下什么時候創建緩存，前端請求的讀操作先從緩存中查詢數據，如果沒有命中數據，則查詢數據庫，從數據庫查詢成功后，返回結果，同時更新緩存，方便下次操作。

在數據不發生變更的情況下，這種方式沒有問題，如果數據發生了更新操作，就必須要考慮如何操作緩存，保證一致性。

如何保證緩存和數據庫的一致性，這算得上是個老生常談的話題啦，看到好多技術新人在寫更新緩存數據代碼，采用了非常復雜甚至“詭異”的方案，甚為不解。

今天就一起花點兒時間來聊聊吧~

二、緩存和數據庫數據一致性問題

（1）先更新緩存，后更新數據庫

如果緩存更新成功了，但數據庫更新失敗，那么此時緩存中是最新值，但數據庫中是「舊值」。

雖然此時讀請求可以命中緩存，拿到正確的值，但是，一旦緩存「失效」，就會從數據庫中讀取到「舊值」，重建緩存也是這個舊值。

這時用戶會發現自己之前修改的數據又「變回去」了，對業務造成影響。

（2）先更新數據庫，后更新緩存

如果數據庫更新成功了，但緩存更新失敗，那么此時數據庫中是最新值，緩存中是「舊值」。

之后的讀請求讀到的都是舊數據，只有當緩存「失效」后，才能從數據庫中得到正確的值。

這時用戶會發現，自己剛剛修改了數據，但卻看不到變更，一段時間過后，數據才變更過來，對業務也會有影響。

可見，上面兩種情況，無論誰先誰后，但凡后者發生異常，就會對業務造成影響。那怎么解決這個問題呢？

三、緩存更新Design Pattern

介紹幾個也許有效的套路給大家吧~ 希望有幫助。

（1）Cache Aside Pattern

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如上圖所示，一個是查詢操作，一個是更新操作的并發。

首先，沒有了刪除cache數據的操作了，而是先更新了數據庫中的數據，此時，緩存依然有效，所以，并發的查詢操作拿的是沒有更新的數據，但是，更新操作馬上讓緩存的失效了，后續的查詢操作再把數據從數據庫中拉出來。而不會像文章開頭的那個邏輯產生的問題，后續的查詢操作一直都在取舊數據。

那么，是不是Cache Aside這個就不會有并發問題了？

不是的。

比如，一個是讀操作，但是沒有命中緩存，然后就到數據庫中取數據，此時來了一個寫操作，寫完數據庫后，讓緩存失效，然后，之前的那個讀操作再把老的數據放進去，所以，會造成臟數據。

（2）Read/Write Through Pattern

• Read Through

Read Through 套路就是在查詢操作中更新緩存，也就是說，當緩存失效的時候（過期或LRU換出），Cache Aside是由調用方負責把數據加載入緩存，而Read Through則用緩存服務自己來加載，從而對應用方是透明的。

• Write Through

Write Through 套路和Read Through相仿，不過是在更新數據時發生。當有數據更新的時候，如果沒有命中緩存，直接更新數據庫，然后返回。如果命中了緩存，則更新緩存，然后再由Cache自己更新數據庫（這是一個同步操作）

操作邏輯如下圖所示：

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（3）Write Behind Caching Pattern

基本邏輯如下：

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Write Behind 又叫 Write Back。

簡單說就是，在更新數據的時候，只更新緩存，不更新數據庫，而我們的緩存會異步地批量更新數據庫。這個設計的好處就是讓數據的I/O操作飛快無比（直接操作內存的嘛 ），因為異步，write backg還可以合并對同一個數據的多次操作，所以性能的提高是相當可觀的。

但是，其帶來的問題是，數據不是強一致性的，而且可能會丟失（我們知道Unix/Linux非正常關機會導致數據丟失，類似這種情況）。

另外，Write Back實現邏輯比較復雜，因為他需要track有哪些數據是被更新了的，需要刷到持久層上。操作系統的write back會在僅當這個cache需要失效的時候，才會被真正持久起來，比如，內存不夠了，或是進程退出了等情況，這又叫lazy write。

四、總結

對于這個老生常談的問題，分析起來其實并不簡單。

額外分享幾點自己心得給你：

1、性能和一致性不能同時滿足，為了性能考慮，通常會采用「最終一致性」的方案；

2、掌握緩存和數據庫一致性問題，核心問題有 3 點：緩存利用率、并發、緩存 + 數據庫一起成功問題；

3、失敗場景下要保證一致性，常見手段就是「重試」，同步重試會影響吞吐量，所以通常會采用異步重試的方案；

4、訂閱變更日志的思想，本質是把權威數據源（例如 MySQL）當做 leader 副本，讓其它異質系統（例如 Redis / Elasticsearch）成為它的 follower 副本，通過同步變更日志的方式，保證 leader 和 follower 之間保持一致。

面講到的幾種緩存更新的設計方式，都是前人總結出來的經驗，這些方式或多或少都有一些弊端，并不完美，實際上也很難有完美的設計。大家在做系統設計的時候，也不要去追求完美，要有一些取舍，找到一種最適合自己業務場景的方式就行。

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