面试题：高并发下Redis与MySQL数据同步一致性保障及稳定性优化策略

Question

假设系统处于高并发读写状态，大量的数据在Redis与MySQL之间同步。请详细描述你会如何设计同步机制，以确保数据一致性，同时保障同步过程的稳定性，包括但不限于对同步算法、锁机制、队列应用等方面的考量。

Answer 1

同步算法

1. 读写分离策略：
   • 读操作：优先从Redis读取数据，因为Redis读写性能极高，能快速响应读请求，减轻MySQL压力。若Redis中无对应数据，则从MySQL读取，读取后将数据写入Redis，设置合适的过期时间，以便后续读请求可直接从Redis获取。
   • 写操作：同时写入MySQL和Redis。为保证数据一致性，先写MySQL，成功后再写Redis。若写Redis失败，需有重试机制，可设定重试次数和时间间隔，如最多重试3次，每次间隔1秒。
2. 基于时间戳的同步：
   • 在MySQL表中添加一个时间戳字段，每次数据更新时，同时更新该时间戳。
   • Redis中也记录数据的时间戳。同步时，对比MySQL和Redis中数据的时间戳，若MySQL中的时间戳更新，则将MySQL数据同步到Redis。

锁机制

1. 分布式锁：
   • 使用Redis的SETNX（SET if Not eXists）命令实现分布式锁。在进行关键同步操作（如写MySQL和写Redis）前，先获取锁。例如，使用 SETNX lock_key unique_value 命令，若返回1，表示获取锁成功，可进行同步操作；若返回0，表示锁已被其他进程持有，等待一段时间后重试。
   • 为防止死锁，需给锁设置过期时间，如使用 EXPIRE lock_key expire_time 命令，设置锁在一定时间（如10秒）后自动释放。
2. 悲观锁与乐观锁：
   • 悲观锁：在MySQL中，对于关键数据的更新操作，使用 SELECT... FOR UPDATE 语句，锁定数据行，防止其他事务并发修改，确保同步操作的原子性。
   • 乐观锁：在MySQL表中添加版本号字段，每次更新数据时，版本号加1。在更新数据前，先对比当前版本号与数据库中的版本号，若一致则更新，并将版本号加1；若不一致，则说明数据已被其他事务修改，需重新读取数据并进行同步操作。

队列应用

1. 消息队列：
   • 引入消息队列（如Kafka、RabbitMQ等），将写操作的请求发送到消息队列中。消费者从队列中取出消息，按顺序执行写MySQL和写Redis操作，保证操作的顺序性，避免并发写入导致的数据不一致问题。
   • 消息队列可以起到削峰填谷的作用，在高并发时，将大量请求暂存于队列中，消费者按一定速率处理，减轻数据库和缓存的压力，保障同步过程的稳定性。
2. 延迟队列：
   • 对于一些特殊场景，如数据删除操作，可使用延迟队列。先将删除请求发送到延迟队列中，延迟一定时间（如5分钟）后，消费者取出请求，先删除Redis中的数据，再删除MySQL中的数据。这样可以避免在高并发时，因先删除MySQL数据，而Redis数据还未删除，导致读请求从Redis获取到已删除数据的情况。

数据校验与补偿机制

1. 定期数据校验：
   • 定时任务定期对比Redis和MySQL中的数据，可采用抽样对比或全量对比的方式。例如，每天凌晨对部分关键数据进行全量对比，若发现数据不一致，记录差异并进行修复。
   • 对比时可使用哈希算法，计算数据的哈希值进行快速比对，若哈希值不一致，则进一步详细对比数据内容。
2. 补偿机制：
   • 当检测到数据不一致时，根据不一致的类型和原因进行补偿操作。如若是Redis数据未更新，可重新从MySQL读取数据并写入Redis；若是MySQL数据未更新，可重新执行写MySQL操作。
   • 记录所有的补偿操作，以便后续分析和监控，确保数据一致性问题得到彻底解决。