面试题：如何设计Redis缓存更新策略以确保MySQL历史数据一致性

Question

假设使用Redis缓存MySQL历史数据，当MySQL中的历史数据发生变化（增、删、改）时，为保证数据一致性，在Redis缓存更新策略设计上需要考虑哪些方面？请详细描述几种可行的更新策略及其优缺点。

Answer 1

需要考虑的方面

1. 数据一致性要求：明确允许的缓存与数据库数据不一致的时间窗口，不同业务场景对一致性要求不同，如金融交易场景要求高度一致，而某些内容展示场景可允许短暂不一致。
2. 系统性能影响：更新策略应尽量减少对MySQL和Redis读写性能的影响，避免在更新缓存时产生大量的数据库查询或长时间的锁等待。
3. 并发控制：考虑多线程或多进程环境下，缓存更新操作的并发问题，防止出现缓存击穿、缓存雪崩等情况。
4. 缓存粒度：确定缓存数据的粒度，是整个表数据、部分数据子集还是单条记录，不同粒度对更新策略和缓存命中率有影响。

可行的更新策略及其优缺点

1. 先更新数据库，再更新缓存

• 优点：
  • 逻辑简单，易于理解和实现。在大多数常规场景下，能够保证数据的一致性，因为先确保数据库的数据是最新的，再更新缓存使其与数据库同步。
• 缺点：
  • 并发问题：在高并发场景下，如果有两个请求同时进行更新操作，一个请求先更新数据库，还未更新缓存时，另一个请求读取数据，会从旧的缓存中读取到数据，导致数据不一致。
  • 性能问题：每次更新操作都需要进行数据库和缓存的两次写操作，可能会影响系统的性能和响应时间，特别是在网络延迟较高的情况下。

2. 先删除缓存，再更新数据库

• 优点：
  • 简单高效：相比先更新数据库再更新缓存，减少了一次缓存写操作，在一定程度上提高了系统的响应速度。删除缓存操作相对简单，执行效率较高。
  • 并发场景相对友好：在高并发写场景下，由于先删除缓存，后续读请求会发现缓存缺失，从而从数据库读取最新数据并更新缓存，降低了数据不一致的概率。
• 缺点：
  • 短暂不一致：在删除缓存和更新数据库之间的时间段内，如果有读请求进来，会从数据库读取旧数据，然后更新到缓存中，导致缓存数据不一致，不过这种不一致是短暂的。
  • 缓存击穿风险：如果在删除缓存后，更新数据库之前，有大量读请求同时进来，这些请求都会穿透到数据库，可能会对数据库造成较大压力，甚至引发缓存击穿问题。

3. 先更新数据库，再延迟删除缓存

• 优点：
  • 数据一致性较好：通过先更新数据库保证了数据的持久化存储是最新的，延迟删除缓存可以在一定程度上避免先删除缓存后更新数据库带来的短暂不一致问题。
  • 减少缓存击穿风险：因为不是立即删除缓存，在更新数据库期间，读请求仍然可以从缓存中获取到数据，减少了大量请求直接穿透到数据库的可能性。
• 缺点：
  • 增加系统复杂度：需要引入延迟机制，例如使用消息队列、定时器等实现延迟删除，增加了系统的设计和维护成本。
  • 时间窗口难以把控：延迟时间设置过短，可能无法有效避免数据不一致；设置过长，可能会导致缓存长时间保存旧数据，影响数据的实时性。

4. 双写一致（先更新缓存，再更新数据库，然后再验证和修正缓存）

• 优点：
  • 数据一致性较高：在更新数据库后再次验证和修正缓存，能够最大程度保证缓存与数据库数据的一致性，尤其适用于对数据一致性要求极高的场景。
• 缺点：
  • 性能开销大：需要进行多次读写操作，包括先写缓存、写数据库，然后再读数据库和写缓存进行验证修正，严重影响系统性能，增加了系统的响应时间。
  • 复杂度高：实现起来较为复杂，需要处理多次操作之间的事务一致性、异常处理等问题，增加了开发和维护的难度。