Redis缓存与数据库一致性方案

使用Redis缓存的模式的有很多种，下面就逐一介绍。

一、数据库和redis分别处理不同的数据类型

数据库处理要求强一致实时性的数据，例如金融数据、交易数据；
redis处理不要求强一致实时性的数据，例如网站最热贴排行榜；

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二、Cache-Aside模式

Cache-Aside模式的意思是业务代码直接维护缓存，这是最常用的一类模式。

2.1 读场景

先从缓存获取数据，如果缓存没有命中，则回源到数据库获取源数据。

将数据放入到缓存，下次即可从缓存中获取数据。

放入缓存的可以是异步的（创建一个新的线程），也可以是同步的，根据实际情况自己选择。

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2.2 非高并发情况下的写场景

先将数据写入数据库，写入成功后立即同步将数据写入缓存。

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2.3 写多读少的写场景

先将数据写入数据库，写入成功后，将缓存数据过期/删除，下次读取时再加载缓存。

这样的好处是避免了不必要的写缓存操作。

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2.4 高并发情况下的写场景

先写缓存，再定期更新数据库：

异步化，先写入redis的缓存，就直接返回；定期或特定动作将数据保存到mysql，可以做到多次更新，一次保存。

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三、Cache-As-SoR（Redis不支持）

SoR：system of record，记录系统，或者叫数据源；数据库是数据源的一种。

Cache-As-SoR即把Cache看作SoR，所有操作都是对Cache进行，然后Cache再委托给SoR进行真实的读写。即业务代码中只看到Cache的操作，看不到关于SoR相关的代码。

3.1 Read-Through

业务代码读Cache，如果不命中，由Cache读SoR。使用Read-Through模式需要一个CacheLoader组件来回源到SoR加载数据。Guava Cache和Ehcache 3.X都支持该模式。

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3.2 Write-Through

对应Read-Through，需要有一个CacheWriter组件来回写SoR。Guava Cache不支持，Ehcache 3.X支持该模式。

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3.3 Write-Behind

与 Write-Through 的区别是，Write-Through是同步写SoR，Write-Behind是异步写，从而可以实现批量写、合并写、延时写和限流。

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四、订阅/曾量更新模式

canal是阿里巴巴旗下的一款开源项目，纯Java开发。基于数据库增量日志解析，提供增量数据订阅&消费，目前主要支持了MySQL（也支持mariaDB）。

基于日志增量订阅&消费支持的业务：

1. 数据库镜像
2. 数据库实时备份
3. 多级索引 (卖家和买家各自分库索引)
4. search build
5. 业务cache刷新
6. 价格变化等重要业务消息

4.1 MySQL主备复制原理

从上层来看，复制分成三步：

1. master将改变记录到二进制日志binlog中（binary log events可以通过show binlog events进行查看）；
2. slave将master的binlog events拷贝到它的中继日志relay log；
3. slave**重做**中继日志中的事件，将改变反映它自己的数据。

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4.2 canal的工作原理

原理相对比较简单：

1. canal模拟mysql slave的交互协议，伪装自己为mysql slave，向mysql master发送dump请求；
2. mysql master收到dump请求，开始推送binary log给slave(也就是canal)；
3. canal解析binary log对象；

4.3 通过Canal订阅MySQL的Binlog并更新Redis

package com.datamip.canal;

import java.awt.Event;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.util.List;

import com.alibaba.otter.canal.client.CanalConnector;
import com.alibaba.otter.canal.client.CanalConnectors;
import com.alibaba.otter.canal.protocol.CanalEntry.Column;
import com.alibaba.otter.canal.protocol.CanalEntry.Entry;
import com.alibaba.otter.canal.protocol.CanalEntry.EntryType;
import com.alibaba.otter.canal.protocol.CanalEntry.EventType;
import com.alibaba.otter.canal.protocol.CanalEntry.Header;
import com.alibaba.otter.canal.protocol.CanalEntry.RowChange;
import com.alibaba.otter.canal.protocol.Message;
import com.google.protobuf.InvalidProtocolBufferException;

public class App {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        // 第一步：与canal进行连接
        CanalConnector connector = CanalConnectors.newSingleConnector(new InetSocketAddress("192.168.23.170", 11111),
                "example", "", "");
        connector.connect();

        // 第二步：开启订阅
        connector.subscribe();

        // 第三步：循环订阅
        while (true) {
            try {
                // 每次读取 1000 条
                Message message = connector.getWithoutAck(1000);

                long batchID = message.getId();

                int size = message.getEntries().size();

                if (batchID == -1 || size == 0) {
                    System.out.println("当前暂时没有数据");
                    Thread.sleep(1000); // 没有数据
                } else {
                    System.out.println("-------------------------- 有数据啦 -----------------------");
                    PrintEntry(message.getEntries());
                }

                // position id ack （方便处理下一条）
                connector.ack(batchID);

            } catch (Exception e) {
                // TODO: handle exception

            } finally {
                Thread.sleep(1000);
            }
        }
    }

    // 获取每条打印的记录
    @SuppressWarnings("static-access")
    public static void PrintEntry(List entrys) {

        for (Entry entry : entrys) {

            // 第一步：拆解entry 实体
            Header header = entry.getHeader();
            EntryType entryType = entry.getEntryType();

            // 第二步： 如果当前是RowData，那就是我需要的数据
            if (entryType == EntryType.ROWDATA) {

                String tableName = header.getTableName();
                String schemaName = header.getSchemaName();

                RowChange rowChange = null;

                try {
                    rowChange = RowChange.parseFrom(entry.getStoreValue());
                } catch (InvalidProtocolBufferException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                EventType eventType = rowChange.getEventType();

                System.out.println(String.format("当前正在操作 %s.%s， Action= %s", schemaName, tableName, eventType));

                // 如果是‘查询’ 或者 是 ‘DDL’ 操作，那么sql直接打出来
                if (eventType == EventType.QUERY || rowChange.getIsDdl()) {
                    System.out.println("rowchange sql ----->" + rowChange.getSql());
                    return;
                }

                // 第三步：追踪到 columns 级别
                rowChange.getRowDatasList().forEach((rowData) -> {

                    // 获取更新之前的column情况
                    List beforeColumns = rowData.getBeforeColumnsList();

                    // 获取更新之后的 column 情况
                    List afterColumns = rowData.getAfterColumnsList();

                    // 当前执行的是 删除操作
                    if (eventType == EventType.DELETE) {
                        PrintColumn(beforeColumns);
                    }

                    // 当前执行的是 插入操作
                    if (eventType == eventType.INSERT) {
                        PrintColumn(afterColumns);
                    }

                    // 当前执行的是 更新操作
                    if (eventType == eventType.UPDATE) {
                        PrintColumn(afterColumns);
                    }
                });
            }
        }
    }

    // 每个row上面的每一个column 的更改情况
    public static void PrintColumn(List columns) {

        columns.forEach((column) -> {

            String columnName = column.getName();
            String columnValue = column.getValue();
            String columnType = column.getMysqlType();
            boolean isUpdated = column.getUpdated(); // 判断 该字段是否更新

            System.out.println(String.format("columnName=%s, columnValue=%s, columnType=%s, isUpdated=%s", columnName,
                    columnValue, columnType, isUpdated));

        });

    }
}

需要注意的是，缓存的更新会存在延迟，所以缓存可根据不一致容忍度设置合理的过期时间。