面试题：Redis与MySQL数据一致性维护在用户体验优化中的挑战与解决

Question

在利用Redis缓存改善MySQL数据查询用户体验时，如何确保Redis缓存与MySQL数据库之间的数据一致性？请详细描述可能遇到的问题以及对应的解决方案。

Answer 1

可能遇到的问题

1. 缓存更新不及时：MySQL数据更新后，Redis缓存未及时同步更新，导致客户端读取到旧数据。
2. 缓存与数据库双写不一致：在高并发场景下，对MySQL和Redis同时进行写操作时，可能出现部分操作成功，部分操作失败，从而导致数据不一致。
3. 缓存雪崩：大量缓存同时过期，导致大量请求直接落到MySQL数据库上，可能使数据库压力过大甚至崩溃。
4. 缓存穿透：查询不存在的数据时，每次都绕过缓存直接查询数据库，增加数据库压力。
5. 缓存击穿：一个存在的热点数据在缓存过期的瞬间，大量请求同时访问，导致这些请求全部落到数据库上。

对应的解决方案

1. 缓存更新不及时
   • 读写时更新缓存：在对MySQL数据进行写操作（增、删、改）时，立即更新Redis缓存。
   • 使用消息队列：将数据变更操作发送到消息队列，由消息队列异步更新Redis缓存，确保数据一致性的同时提高系统的并发性能。
2. 缓存与数据库双写不一致
   • 重试机制：如果写缓存或写数据库失败，进行重试，直到操作成功。
   • 事务机制：使用分布式事务框架（如Seata）来保证对MySQL和Redis的操作要么都成功，要么都失败。
3. 缓存雪崩
   • 设置不同的过期时间：对缓存数据设置随机的过期时间，避免大量缓存同时过期。
   • 使用二级缓存：在一级缓存失效时，从二级缓存获取数据，减轻数据库压力。
   • 搭建高可用缓存集群：如使用Redis Sentinel或Redis Cluster，确保缓存服务的高可用性。
4. 缓存穿透
   • 布隆过滤器：在查询数据前，先通过布隆过滤器判断数据是否存在，不存在则直接返回，避免查询数据库。
   • 缓存空值：查询数据库后，如果数据不存在，将空值缓存起来，并设置较短的过期时间。
5. 缓存击穿
   • 互斥锁：在缓存过期时，使用互斥锁（如Redis的SETNX命令）保证只有一个请求能查询数据库并更新缓存，其他请求等待。
   • 热点数据不过期：对热点数据不设置过期时间，由后台线程定时更新缓存数据。