面试题：缓存设计：实时监控与告警中缓存数据一致性如何保障

Question

在实时监控与告警系统的缓存设计中，数据需要频繁更新且要保证一致性。假设监控数据从数据源到缓存再到应用端展示，在数据源数据更新后，你会采用哪些策略确保缓存中的数据和数据源一致，同时尽量减少对系统性能的影响？

Answer 1

1. 写后更新策略

• 操作流程：当数据源数据更新后，立即同步更新缓存数据。这种策略实现简单直接，能较快保证缓存与数据源一致。
• 优点：数据一致性高，只要数据源更新成功，缓存就能马上更新。
• 缺点：若更新操作频繁，会增加缓存写入压力，可能影响系统性能。特别是在高并发场景下，大量写缓存操作可能导致缓存服务响应变慢。

2. 写失效策略

• 操作流程：数据源数据更新时，不直接更新缓存，而是将缓存中对应的数据标记为失效。当应用端从缓存读取数据时，发现数据失效，再从数据源读取最新数据并更新到缓存。
• 优点：减少了数据源更新时对缓存的直接写入操作，降低了缓存写入压力，适用于读多写少的场景。
• 缺点：可能出现数据不一致的短暂窗口，即从数据源更新到应用端读取并更新缓存这段时间内，缓存数据是旧的。此外，应用端每次读取都需检查缓存有效性，增加了额外逻辑。

3. 异步更新策略

• 操作流程：数据源数据更新后，通过消息队列等异步机制，将更新任务发送到队列中。系统有专门的异步处理程序从队列中取出任务，按顺序更新缓存。
• 优点：对数据源更新操作的影响较小，不会阻塞数据源更新流程。同时，异步处理可以批量处理缓存更新任务，提高缓存更新效率，减少对系统性能的影响。
• 缺点：引入了消息队列等额外组件，增加了系统复杂性和维护成本。并且在异步处理过程中，也会存在短暂的数据不一致问题。

4. 双写一致性策略

• 操作流程：在数据源更新数据的同时，直接更新缓存，并且使用事务机制保证数据源和缓存更新的原子性，要么都成功，要么都失败。
• 优点：能最大限度保证数据一致性，基本不存在数据不一致的窗口。
• 缺点：实现较为复杂，对事务管理要求高。同时，事务操作会增加操作的时间开销，可能影响系统的整体性能，特别是在高并发场景下容易出现性能瓶颈。