数据库主从一致性问题

背景

    上一篇我写了为了处理高并发带来的数据库压力问题，引出了数据库读写分离技术。其思想总结为：一主多从、读写分离，冗余多个读库。然而存在一个明显的问题就是：从数据库同步数据的同时可能给业务方返回的是旧的数据，即所谓的脏读现象。如图所示：

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【1】系统先对Master-DB进行了一个写操作，写主库;
【2】很短的时间内并发进行了一个读操作，读从库，此时主从同步没有完成，故读取到了一个旧数据；
【3】主从同步完成。
    为了解决主从同步一致性导致读取旧数据的问题，本文主要提出四种解决方案，仅供参考。

解决方案

方案一、读写都在主库

    显然，这是一种最简单的方法，读写全落在主库上，必然不会带来不一致问题。如图所示：

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方案二、semi-sync（半同步复制）

    之所以会读取到旧数据，关键在于主从同步需要一个时间段，而读取请求可能刚好就发生在同步阶段。为了读取到最新的数据，需要等主从同步完成之后，主库上的写请求再返回。示意图如图所示：

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【1】系统先对DB-master进行了一个写操作，写主库；
【2】等主从同步完成，写主库的请求才返回；
【3】读从库，读到最新的数据（如果读请求先完成，写请求后完成，读取到的是“当时”最新的数据）。
    显然带来的后果就是主库的写请求时延会增加，吞吐量会降低。

方案三、数据库中间件

    借助中间件的路由作用，对服务层的读写请求进行分发，从而避免出现不一致问题。示意图如图所示：

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【1】所有的读写都走数据库中间件，通常情况下，写请求路由到主库，读请求路由到从库；
【2】记录所有路由到主库的key，在经验主从同步时间窗口内（假设是500ms），如果有读请求访问中间件，此时有可能从库还是旧数据，就把这个key上的读请求路由到主库；
【3】经验主从同步时间过完后，对应key的读请求继续路由到从库
    中间件带来的好处就是能保证数据的绝对一致性，但同时也带来成本上升的问题。

方案四、利用缓存

    原理同方案三类似，当写请求发生时，

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【1】将某个库上的某个key要发生写操作，记录在cache里，并设置“经验主从同步时间”的cache超时时间；
【2】修改数据库

而读取请求发生的时候：

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从图中可以看出：
1）先到cache里查看，对应库的对应key有没有相关数据；

2）如果cache hit，有相关数据，说明这个key上刚发生过写操作，此时需要将请求路由到主库读最新的数据；
3）如果cache miss，说明这个key上近期没有发生过写操作，此时将请求路由到从库，继续读写分离。
    显然，利用缓存，减少了中间件带来的成本问题，但多了一个Cache组件，并且读写数据库多了一步Cache操作，操作相对其他稍较繁琐。