高并发环境下，先操作数据库还是先操作缓存？

缺乏、安全感 2023-02-16 05:50 5阅读 0赞

大数据java架构师

## 前言 ##

在分布式系统中，缓存和数据库同时存在时，如果有写操作的时候，先操作数据库还是先操作缓存呢？

先思考一下，可能会存在哪些问题，再往下看。下面我分几种方案阐述。

## 缓存维护方案一 ##

假设有一写（线程A）一读（线程B）操作，**先操作缓存，再操作数据库**，如下流程图所示：

![高并发环境下，先操作数据库还是先操作缓存？][format_png]

1）线程A发起一个写操作，第一步del cache

2）线程A第二步写入新数据到DB

3）线程B发起一个读操作，cache miss，

4）线程B从DB获取最新数据

5）请求B同时set cache

**这样看，没啥问题**。我们再看第二个流程图，如下：

![高并发环境下，先操作数据库还是先操作缓存？][format_png 1]

1）线程A发起一个写操作，第一步del cache

2）此时线程B发起一个读操作，cache miss

3）线程B继续读DB，读出来一个老数据

4）然后老数据入cache

5）线程A写入了最新的数据

OK，酱紫，就有问题了吧，老数据入到缓存了，**每次读都是老数据啦，缓存与数据与数据库数据不一致**。

## 缓存维护方案二 ##

双写操作，**先操作缓存，再操作数据库**。

![高并发环境下，先操作数据库还是先操作缓存？][format_png 2]

1）线程A发起一个写操作，第一步set cache

2）线程A第二步写入新数据到DB

3）线程B发起一个写操作，set cache，

4）线程B第二步写入新数据到DB

**这样看，也没啥问题。**，但是有时候可能事与愿违，我们再看第二个流程图，如下:

![高并发环境下，先操作数据库还是先操作缓存？][format_png 3]

1）线程A发起一个写操作，第一步set cache

2）线程B发起一个写操作，第一步set cache

3）线程B写入数据库到DB

4）线程A写入数据库到DB

执行完后，缓存保存的是B操作后的数据，数据库是A操作后的数据，**缓存和数据库数据不一致**。

## 缓存维护方案三 ##

一写（线程A）一读（线程B）操作，**先操作数据库，再操作缓存**。

![高并发环境下，先操作数据库还是先操作缓存？][format_png 4]

1）线程A发起一个写操作，第一步write DB

2）线程A第二步del cache

3）线程B发起一个读操作，cache miss

4）线程B从DB获取最新数据

5）线程B同时set cache

这种方案**没有明显的并发问题**，但是有可能**步骤二删除缓存失败**，虽然概率比较小，**优于方案一和方案二**，平时工作中也是使用方案三。

综上对比，我们一般采用方案三，但是有没有完美全解决方案三的弊端的方法呢？

## 缓存维护方案四 ##

这个是方案三的改进方案，都是**先操作数据库再操作缓存，**我们来看一下流程图：

![高并发环境下，先操作数据库还是先操作缓存？][format_png 5]

通过数据库的**binlog**来**异步淘汰key，**以mysql为例，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。

但是呢还有个**问题，如果是主从数据库呢**？

## 缓存维护方案五 ##

主从DB问题：因为主从DB同步存在同时延时时间，如果删除缓存之后，数据同步到备库之前已经有请求过来时，**会从备库中读到脏数据**，如何解决呢？

解决方案如下流程图：

![高并发环境下，先操作数据库还是先操作缓存？][format_png 6]

## 缓存维护总结 ##

综上所述，在分布式系统中，缓存和数据库同时存在时，如果有写操作的时候，**先操作数据库，再操作缓存**。如下：

（1）读取缓存中是否有相关数据

（2）如果缓存中有相关数据value，则返回

（3）如果缓存中没有相关数据，则从数据库读取相关数据放入缓存中key->value，再返回

**（4）如果有更新数据，则先更新数据，再删除缓存**

**（5）为了保证第四步删除缓存成功，使用binlog异步删除**

**（6）如果是主从数据库，binglog取自于从库**

**（7）如果是一主多从，每个从库都要采集binlog，然后消费端收到最后一台binlog数据才删除缓存**

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