缓存数据库双写一致性问题
前言
在项目中引入缓存系统，我们需要考虑在对旧数据进行更新操作时，我们是先淘汰缓存，再更新数据库；还是先更新数据库，再淘汰缓存。或者是更新数据库，再更新缓存呢？下面是对这三种方案的优缺点的一些总结：
缓存更新策略
- 先更新数据库，再更新缓存
- 先更新数据库，再删除缓存
- 先删除缓存，再更新数据库
先更新数据库，再更新缓存
这套方案适用场景比较少，主要从下面几个原因分析：
资源浪费
在一些大型的信息网站中（博客、贴吧），我们引入缓存主要是对热数据（请求频繁的）进行缓存，而这时候，如果很多用户对于冷数据（长时间没人访问，或者访问量很少）进行更新，然后再去更新缓存，这就造成了缓存资源的大量浪费（因为访问量少，导致这些缓存命中低，浪费缓存资源）。
脏数据
这是由于出现了并发操作的原因导致的，如：同时有两个请求 A 和 B 对数据进行了更新操作，由于网络原因，可能存在以下情况：
- 请求 A 更新了数据库
- 请求 B 更新了数据库
- 请求 B 更新了缓存
- 请求 A 更新了缓存
这就出现了 A 数据覆盖了 B 数据的情况，此时就产生了脏数据，如果没有缓存定时过期机制，此时的脏数据需要等待下一次的更新，才会对缓存进行更新，虽然用户看到数据出现问题，会再重新更新一次，但这已经有多了一次不必要的请求了，写请求量大的时候，容易造成众多不必要的更新请求。
请求时间
如果缓存不是一种简单的数据缓存，而是需要经过较为复杂的运算，才能得出缓存值，这时候，请求将会在计算缓存值上，耗费一部分时间，而这就导致了请求的响应时间变长，增加系统的负担，降低了系统的处理能力。
频繁写入
在写请求很多，而读请求很少的场景下，缓存没起到多大的作用，就给频繁更新了，造成了资源浪费，如：
- 对数据 A 进行了一次修改，生成了缓存 A
- 此时没有读取数据 A 的请求
- 对数据 A 进行了一次修改，更新了缓存 A
- 此时没有读取数据 A 的请求
- 对数据 A 进行了一次修改
- 此时有了读取数据 A 的请求
这时就会造成缓存的不必要更新操作（没有人读取缓存），用户量大的时候，会造成大量的不必要操作，造成系统资源的浪费
适用场景
一般适用于下列几种场景：
- 读请求占据网站的总流量的 99%
- 网站数据量不大（几十万的文章数据）
- 很少会去更新数据（一般文章写好后，不会去更新）
案例
- 个人博客
- 手册网站（w3cschool、菜鸟教程等）
先更新数据库，再删除缓存
这套方案比较多的平台适用，如 FaceBook。但也存在一些问题：
脏数据
造成脏数据的原因主要由并发引起，如：
- 用户 A 请求数据 A
- 数据 A 缓存失效
- 用户 A 从数据库中得到旧数据数据 A
- 用户 B 更新了数据 A（新数据）
- 用户 B 删除了缓存
- 用户 A 将查到旧数据写入了缓存
此时就产生了脏数据，虽然这种概率非常小，但对于更新不频繁的网站来说，此时的脏数据就是个很严重的错误。
缓存删除失效
- 用户 A 更新了数据 A
- 用户 A 删除数据 A 的缓存失败
- 用户 B 读到数据 A 缓存的旧数据
此时就产生了数据不一致的问题。
解决方案：
设置缓存的有效时间（最简单的解决方案）
优点：
- 简单
- 易操作
缺点：
- 会存在短时间内的旧数据
- 如果数据量太多，缓存有效时间短，容易发生一段时间内缓存大量失效，此时的数据库压力突然剧增，引发缓存雪崩现象（缓存有效时间为随机值减少发生缓存雪崩的可能性）
消息队列（增加复杂性，需要引入消息队列系统）
步骤：
- 更新数据库
- 删除缓存失败
- 将需要删除的 Key 发送到消息队列
- 隔断时间从消息队列中拉取要删除的 key
- 继续删除，直至成功为止
优点：
- 不会引发缓存雪崩
- 保证了缓存的删除
- 不会增加更新的处理时间
缺点：
- 引入了消息队列系统，增加了系统的复杂性
先删除缓存，在更新数据库
这种方案是比较多人使用的，但也会出现脏数据问题
原因：
- 用户 A 删除缓存失败
- 用户 A 成功更新了数据
或者
- 用户 A 删除了缓存
- 用户 B 读取缓存，缓存不存在
- 用户 B 从数据库拿到旧数据
- 用户 B 更新了缓存
- 用户 A 更新了数据
以上两种情况都能造成脏数据的产生
解决方案：
设置缓存的有效时间（最简单的解决方案）
优点：
- 简单
- 易操作
缺点：
- 会存在短时间内的旧数据
- 如果数据量太多，缓存有效时间短，容易发生一段时间内缓存大量失效，此时的数据库压力突然剧增，引发缓存雪崩现象（缓存有效时间为随机值减少发生缓存雪崩的可能性）
消息队列（增加复杂性，需要引入消息队列系统）
步骤：
- 更新数据库
- 删除缓存失败
- 将需要删除的 Key 发送到消息队列
- 隔断时间从消息队列中拉取要删除的 key
- 继续删除，直至成功为止
优点：
- 不会引发缓存雪崩
- 保证了缓存的删除
- 不会增加更新的处理时间
缺点：
- 引入了消息队列系统，增加了系统的复杂性
总结：
- 以上的几种方案需根据自己的业务来选择
- 存在即合理，各有优缺点
- 使用设置缓存失效时间时，需注意缓存雪崩问题
- 可以使用消息队列来避免脏数据的出现
