作者：京東零售 於瀧
一、背景
在高併發場景中，為防止大量請求直接訪問資料庫，緩解資料庫壓力，常用的方式一般會增加快取層起到緩衝作用，減少資料庫壓力。引入快取，就會涉及到快取與資料庫中資料如何保持一致性問題，本文將對幾種快取與資料庫保證資料一致性的使用方式進行分析。為保證高併發效能，以下分析場景不考慮執行的原子性及加鎖等強一致性要求的場景，僅追求最終一致性。
二、讀取過程
• 讀快取
• 如果快取裡沒有值，那就讀取資料庫的值
• 同時把這個值寫進快取中
三、更新過程
更新操作有多種策略，各有優劣，主要針對此場景進行分析
策略1：先更新db，再刪除快取（常用的Cache-Aside Pattern旁路快取）
問題：
1.如果更新db成功，刪快取失敗，將導致資料不一致
2.極端場景，請求A讀，B寫
1)此時快取剛好失效 2）A查庫得到舊值 3）B更新DB成功
4）B刪除快取 5）A將查到的舊值更新到快取中
此場景的發生需要步驟2）查db 始終慢於 3）的更新db，才能導致4）先於5）執行，通常db的查詢是要快於寫入的，所以此極端場景的產生過於嚴格，不易發生
策略2：先更新db,再更新快取
問題：
1.併發更新場景下，更新快取會導致資料不一致
2.根據讀寫比，考慮是否有必要頻繁同步更新快取，而且，如果構造快取中資料過於複雜，或者資料更新頻繁，但是讀取並不頻繁的情況，還會造成不必要的效能損耗
此種方式不推薦
策略3:先更新快取,再更新db
同上，不推薦
策略4：先刪快取，再更新db
先刪快取，雖然解決了策略1中，後刪快取如果失敗的場景，但也會發生不一致的問題
例如：請求 A 刪除快取，這時請求B來查，就會擊穿到資料庫，B讀取到舊的值後寫入快取，A正常更新db,由於時間差導致資料不一致的情況
策略5：快取延時雙刪
該策略相容了策略1和策略4,解決了先刪快取還是後刪快取的問題，如策略1中，更新db後刪快取失敗和策略4中的不一致場景，該策略可以將延時時間內（比如延時10ms）所造成的快取髒資料，再次刪除。但是，如果延時刪快取失敗，策略4中不一致問題還會發生，同時延時的實現，如建立執行緒，或者引入mq非同步，可能會增加系統複雜度問題。
策略6：變種雙刪，前置快取過期時間
該策略針對策略1中後刪快取失敗的場景，前置一層快取資料過期時間（具體時間根據自身系統本身評估，如可覆蓋db讀寫耗時或一致性容忍度等），更新db後就算刪快取失敗，在expire時間後也能保證快取中無資料。同時，前置expire失敗，或者更新db失敗，都不會影響資料一致。
能夠解決策略4中的問題：請求 A 刪除快取，這時請求B來查，就會擊穿到資料庫，B讀取到舊的值後寫入快取，A正常更新db,由於時間差導致資料不一致的情況，描述圖如下：
本策略中步驟1為expire快取，不會發生擊穿快取到資料庫的情況,資料將直接返回。除非更極端情況，如下圖:
expire時間沒有覆蓋住更新db的耗時，類似策略1中極端場景，此處不贅述
四、總結
對於每種方案策略，各有利弊，但一致性問題始終存在（文章開頭排除了原子性和鎖），只是發生的機率在一點點慢慢變小了，方案的評估不僅要根據自身系統的業務場景，如讀寫比、併發量、一致性容忍度，還要考慮系統複雜度，投入產出比等，尋找最合適的方案。