面试题：缓存设计之缓存一致性基础问题

Question

请简要阐述在后端开发中，常见的缓存一致性模型有哪些，并说明每种模型在数据读写操作上是如何保证一致性的？

Answer 1

常见缓存一致性模型

1. 写后失效（Write - Behind）：
   • 写操作：应用程序向缓存写入数据，同时标记数据为脏数据，缓存系统异步地将脏数据写入持久化存储。在这个过程中，由于数据先更新在缓存，可能会出现短时间内缓存和持久化存储数据不一致，但随着异步写操作完成最终会达到一致。
   • 读操作：直接从缓存读取数据，只要缓存中存在对应数据就返回。如果缓存中没有（缓存失效），则从持久化存储读取，同时将数据更新到缓存。
2. 写前失效（Write - Through）：
   • 写操作：应用程序向缓存写入数据时，同时立即将数据写入持久化存储。这样能保证缓存和持久化存储的数据几乎实时一致，因为每次写操作都同步更新两者。
   • 读操作：先从缓存读取，若缓存命中则直接返回数据；若未命中，从持久化存储读取并将数据加载到缓存后返回。
3. 读写锁（Read - Write Lock）：
   • 写操作：在进行写操作前获取写锁，写锁获取成功后，其他读写操作都被阻塞，直到写操作完成释放写锁。这样能确保在写操作期间，不会有其他操作干扰，从而保证数据一致性。
   • 读操作：读操作获取读锁，只要没有写锁被持有，多个读操作可以同时进行，因为读操作本身不会改变数据，所以不会产生一致性问题。但如果有写锁存在，读操作会被阻塞，直到写锁释放。
4. 同步双写（Synchronous Double Write）：
   • 写操作：应用程序同时向缓存和持久化存储写入数据，只有当两者都成功写入后，写操作才算完成。这种方式能保证缓存和持久化存储的数据一致性，但由于要等待两个写操作都完成，性能相对较低。
   • 读操作：同一般的缓存读取方式，先从缓存读取，若命中则返回；未命中则从持久化存储读取并更新缓存。