Hello,大家好！我是樓下小黑哥，我又來了~
今天分享一下剛入職公司第一次釋出專案遇到的一個問題，一個資料庫讀寫分離的坑。
前言
事情是這樣的，剛入職的時候接到了這樣的一個業務需求：
每個支付通道支付失敗的時候都會返回特定的錯誤碼，業務內部需要將通道特定的錯誤碼轉義成內部的錯誤碼，這樣對外就可以統一返回我們自己的錯誤碼。
這個需求其實不難，當時設計的系統架構如下：
新增規則的流程簡單分為三步：
- 業務人員通過管理後臺新增對映規則
- 資料庫新增、修改這條對映規則
- 刪除快取
這裡之所以增加快取，是因為這個場景每次支付都需要使用，使用快取可以避免每次都去資料庫讀取，增加讀取速度。
後續支付請求業務流程如下：
當快取內對映規則不存在的時候，將會查詢資料庫，然後載入到快取中。如果快取內對映規則已存在，將會直接使用快取內對映規則。
這個業務流程其實比較簡單，當時在測試環境測試也沒問題，後續釋出線上環境的卻碰到奇怪的問題。
新增規則之後，一段時間內，對映規則並沒有生效。檢視日誌發現，查詢資料庫的時候，沒有資料。
這就很奇怪了，日誌顯示新增是成功，但是查詢卻沒有資料。但是過了一段時間，再次查詢卻又有了資料。
走查了下程式碼，發現並沒有什麼問題，第二天上班的時候請教了一下同事，才知道問題的原因：
原來線上的資料庫採用主從架構，資料讀寫分離，資料查詢走的是從庫。資料寫入都是直接操作主庫，後續再同步到從庫。
由於資料庫同步存在延時，這就導致資料同步的這段時間，主從資料將會不一致，從庫無法查詢到最新的資料。
如果你之前的資料庫系統架構是單庫或者主備結構，當你第一次轉到資料讀寫分離架構，這個坑大概率也會踩到。
資料庫系統架構發展
下面我們首先了解一下資料庫系統架構，最後再來看下如何解決主從同步延時的導致資料不一致。
主備架構
業務發展的前期，資料訪問量小，這時我們可以直接採用單庫的架構。
不過我們一般不使用的上面的架構，因為存在單點的問題。若資料庫出現故障，這段期間業務將會不可用。我們除了等待重啟，其他沒什麼解決辦法。
所以我們會增加一個備庫，實時同步主庫的資料。
一旦「主庫」出了故障，通過人工的方式，手動的將「主機」踢下線，將「備機」改為「主機」來繼續提供服務。
這種架構，部署維護簡單，業務開發也無需任何改造。
不過缺點也很明顯，備庫只有在主庫有問題的時候才會被啟用，存在一定的資源浪費的情況。
主從架構
隨著業務發展，請求量不斷變大，資料量也不斷變大，業務變得更加複雜，很快資料將會到達瓶頸。
由於大多數業務都是讀多寫少，所以資料庫讀的最容易成為系統瓶頸。
這時候我們可以提高讀的效能，這時我們的可以採用的方案，增加從例項，主從同步，資料讀寫分離。
可以看到這個架構與主備沒什麼區別，主要區別在於主從架構下，從庫與主庫一樣，時刻需要幹活，主庫提供寫服務，從庫只提供讀服務。
如果後續讀的壓力還是太大，我們還可以增加從庫的數量，水平擴充讀的能力。
雖然主從架構幫我們解決讀的瓶頸，但是由於主從之間需要資料同步，這天然就存在一定延時。
在這延時視窗期內，從庫的讀只能讀到一箇舊資料，這也是上面案例問題的真正的原因。
接下來我們來看下有什麼辦法可以優化這種情況。
主從延時解決辦法
忍受大法
第一種解決辦法，很簡單，無他，不管他，沒有讀到也沒事。這時業務不需要任何改造，你好，我好，她也好~
如果業務對於資料一致性要求不高，我們就可以採用這種方案。
資料同步寫方案
主從資料同步方案，一般都是採用的非同步方式同步給備庫。
我們可以將其修改為同步方案，主從同步完成，主庫上的寫才能返回。
- 業務系統發起寫操作，資料寫主庫
- 寫請求需要等待主從同步完成才能返回
- 資料讀從庫，主從同步完成就能讀到最新資料
這種方案，我們只需要修改資料庫之間同步配置即可，業務層無需修改，相對簡單。
不過，由於主庫寫需要等待主從完成，寫請求的時延將會增加，吞吐量將會降低。
這一點對於現在線上業務，可能無法接受。
選擇性強制讀主
對於需要強一致的場景，我們可以將其的讀請求都操作主庫，這樣讀寫都在主庫，就沒有不一致的情況。
這種方案業務層需要改造一下，將其強制性讀主，相對改造難度較低。
不過這種方案相對於浪費了另一個資料庫，增加主庫的壓力。
中介軟體選擇路由法
這種方案需要使用一箇中介軟體，所有資料庫操作都先發到中介軟體，由中介軟體再分發到相應的資料庫。
這時流程如下：
- 寫請求，中介軟體將會發到主庫，同時記錄一下此時寫請求的 key（操作表加主鍵等）
- 讀請求，如果此時 key 存在，將會路由到主庫
- 一定時間後（經驗值），中介軟體認為主從同步完成，刪除這個 key，後續讀將會讀從庫
這種方案，可以保持資料讀寫的一致。
但是系統架構增加了一箇中介軟體，整體複雜度變高，業務開發也變得複雜，學習成本也比較高。
快取路由大法
這種方案與中介軟體的方案流程比較類似，不過改造成本相對較低，不需要增加任何中介軟體。
這時流程如下:
- 寫請求發往主庫，同時快取記錄操作的 key，快取的失效時間設定為主從的延時
- 讀請求首先判斷快取是否存在
- 若存在，代表剛發生過寫操作，讀請求操作主庫
- 若不存在，代表近期沒發生寫操作，讀請求操作從庫
這種方案相對中介軟體的方案成本較低，但是呢我們此時又引入一個快取元件，所有讀寫之間就又多了一步快取操作。
總結
我們引入主從架構，資料讀寫分離，目的是為了解決業務快速發展,請求量變大，併發量變大，從而引發的資料庫的讀瓶頸。
不過當引入新一個架構解決問題時，勢必會帶來另外一個問題，資料庫讀寫分離之後，主從延遲從而導致資料不一致的情況。，
為了解決主從延遲，資料不一致的情況，我們可以採用以下這幾種方案：
- 忍受大法
- 資料庫同步寫方案
- 選擇性強制讀主
- 中介軟體選擇路由法
- 快取路由大法
上面的方案都有各自的優點，當然也有相應的缺點，我們需要根據自己的業務情況，選擇相應的解決方案。
好了，今天的文章就到此。
我是樓下小黑哥，下週見~
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