彻底搞明白redis和mysql数据一致性方案分析与选择

1. 业务背景

本篇文章主要来说说redis和mysql中的数据一致性问题。首先给出结论：不存在强一致性的完美解决方案，选择"先更新mysql在删除redis"方案是产生数据不一致的概率最低，数据丢失风险最小，把控度最高的方案。

我们在日常的项目里面，通常都会涉及把一些不怎么经常变化但是又经常访问的数据放在redis缓存中以提高读取数据的性能，如果从redis查询到数据则返回，没有查询到则从mysql中查询，然后回写到redis。这是很常规的操作，大家是再熟悉不过了。例如自己所在的智能硬件项目，经常会根据固件版本获取硬件固件信息，以此来判断此版本是否存在，这个固件信息一般上传之后很久不会变动，但是会经常的查询。如下：

/**
 * 根据版本获取固件信息，来判断此版本是否存在
 */
@Test
public void testFirmware() {
    FirmwareInfo firmwareInfo = firmwareService.get("0.0.1");
    log.info("firmwareInfo: {}", JSON.toJSONString(firmwareInfo));
}


/**
 * 根据版本号获取设备固件信息
 * @param version
 * @return
 */
@Override
public FirmwareInfo get(String version) {
    // 从redis中获取固件信息
    Object firmwareInfo  = redisUtil.get(getVersionKey(version));

    // 如果没有则从mysql中查询
    if(Objects.isNull(firmwareInfo)) {
        // 从DB查询
        firmwareInfo = firmwareInfoMapper.selectByVersion(version);
        // 最后回写到redis
        redisUtil.set(getVersionKey(version), Objects.isNull(firmwareInfo) ? 0 : firmwareInfo, 72);
    }
    // 最后返回固件信息
    return (Objects.isNull(firmwareInfo) ||  firmwareInfo.equals(0)) ? null : (FirmwareInfo)firmwareInfo;
}

但是固件信息有时候在某种情况下也是需要更新的，例如:我们的固件的下载url更新了，我们需要根据version获取新的url信息。那我们必然要更新这个新的url，更新策略是怎样的？？？

2. 几种更新策略分析

2.1 先更新mysql再更新redis

主要存在的问题：

多个请求并发例如请求A、B同时更新url，当请求B更新mysql出现在请求A之后，更新redis出现在请求A之前。会出现mysql中的url和redis中的url不一致。如上橙色框中所示。

如果第二步更新redis失败，会导致redis中的是旧的数据，mysql中是新的数据，mysql中的数据与redis中的数据不一致。

当A请求更新的同时，B请求同时读取固件信息。当B请求读取固件信息发生在A更新redis之前，B读取到redis中旧的url，然后A更新reids中的新的url。此时会出现一次数据不一致，但是下次B再次读取时，会读取到redis中新的url。

这个概率很大，因为请求A有更新mysql+更新redis两步操作，而请求B只有读取redis缓存一步操作。

这是一种特殊的情况，缓存刚好失效，读请求B在A请求更新mysql之前读取到mysql中的旧数据，然后A更新成功，最后B回写redis旧数据0.0.1。此时出现redis和mysql中数据不一致。但是这种情况的发生条件比较严格，需要同时满足下面的条件：

• 并发更新读取的时候，刚好redis失效
• B请求读取mysql发生在A更新mysql之前
• B请求回写redis旧数据发生在A请求更新redis之后

这3者同时满足的概率很低，几乎可以忽略不计了。

2.2 先更新redis再更新mysql

跟上面"先更新mysql再更新redis"类似，不再画图说明。主要存在的问题：

请求A、B同时更新url，当请求B的更新redis发生在请求A之后，当请求B更新mysql出现在请求A之前。会出现mysql中的url和redis中的url不一致。

如果第二步更新mysql失败，会导致mysql中的是旧的数据，redis中是新的数据，mysql中的数据与redis中的数据不一致。当redis失效之后，会读取到mysql中的旧数据。这种数据没有落库到mysql，只是存在redis中，数据丢失风险大。所以"先更新redis再更新mysql"这种方案几乎不考虑。

当A请求更新的同时，B请求同时读取固件信息。当B请求读取固件信息不管是发生在A更新mysql之前还是之后，B读取到redis中始终是新的url。此时不会出现数据不一致。

这是一种特殊的情况，读请求B在请求A更新redis之前缓存刚好失效，读请求B在A请求更新mysql之前读取到mysql中的旧数据，然后A更新成功，最后B回写redis旧数据0.0.1。此时出现redis和mysql中数据不一致。但是这种情况的发生条件比较严格，需要同时满足下面的条件：

• 读请求B在请求A更新redis之前缓存刚好失效
• B请求读取mysql发生在A更新mysql之前
• B请求回写redis旧数据发生在A请求更新mysql之后

这3者同时满足的概率很低，几乎可以忽略不计了。

2.3 先删除redis再更新mysql

redis和mysql中数据不会产生不一致问题，因为redis中的数据会被删除，只有mysql中有数据。

这个比较简单，直接说明，不再画图。更新mysql失败，则mysql中是旧的数据，由于redis中数据已经删除，所以不会产生数据不一致。但是mysql中始终是旧的数据，所以下次请求读取数据，获取到的都是旧的数据，需要要加上重试更新mysql机制。并且mysql中的数据一般来说应该要保证准确性权威性的。这种方案"先删除redis再更新mysql"一般来说也不可取。

如上图，当读请求B在写请求A执行更新mysql之前，读取到了mysql中的旧数据url=0.0.1，然后回写redis，此时就会出现mysql中的数据和redis中的数据不一致。这个不一致需要额外采取补救措施。此时的补救措施是大家常常听到的"延迟双删"。就是写请求A在更新完mysql之后，延迟一段时间在删除redis缓存，下次读请求会从mysql中读取，然后回写redis，达到最终的一致性。如果删除失败，需要重试。整个实现比较复杂，可控性比较差。
这个方案有下面一些缺点：

• 延迟的时间不好把控，时间设置短了，删除redis操作发生在请求B把旧数据回写到redis之前，这样redis还是会缓存旧的数据；时间设置长了，数据不一致的时间窗口会很长。
• 这个延迟处理，需要借助MQ，发送MQ异步延迟消息，然后消费端延迟消费删除缓存

这是一种特殊的情况，缓存刚好失效，读请求B在A请求更新mysql之前读取到mysql中的旧数据，然后A更新成功，最后B回写redis旧数据0.0.1。此时出现redis和mysql中数据不一致。但是这种情况的发生条件比较严格，需要同时满足下面的条件：

• 并发更新读取的时候，刚好redis失效
• B请求读取mysql发生在A更新mysql之前
• B请求回写redis旧数据发生在A请求删除redis之后

这3者同时满足的概率很低，几乎可以忽略不计了。

2.4 先更新mysql再删除redis

并发更新时跟上面的"先删除redis再更新mysql"类似，redis和mysql中数据不会产生不一致问题，因为redis中的数据最终都会被删除，只有mysql中有数据。

这个比较简单，直接说明，不再画图。删除redis失败，则redis中是旧的数据，所以会产生数据不一致。可以采用处理方式：

• 异步发送MQ消息重试删除
• redis的key设置过期时间，时间到期后自动删除，达到最终一致性

对比上面的"先删除redis再更新mysql"方案，此方案只需重试删除。

当读请求B读取redis发生在写请求A删除redis之前时，B读取到redis中的旧数据，仅仅存在这1次数据不一致。后面由于A删除了redis，B读取数据从mysql读取然后回写redis，数据达到一致。同时这个数据不一致的时间窗口存在于请求A更新mysql和删除redis之间的短暂间隙时间，非常短暂，不一致的时间窗口很短。

这是一种特殊的情况，缓存刚好失效，读请求B在A请求更新mysql之前读取到mysql中的旧数据，然后A更新成功，删除redis，最后B回写redis旧数据0.0.1。此时出现redis和mysql中数据不一致。但是这种情况的发生条件比较严格，需要同时满足下面的条件：

• 并发更新读取的时候，刚好redis失效
• B请求读取mysql发生在A更新mysql之前
• B请求回写redis旧数据发生在A请求删除redis之后

这3者同时满足的概率很低，几乎可以忽略不计了。

3. 更新策略对比

4. 最后总结

• 先更新mysql再更新redis，在并发情况下，出现数据不一致的概率很大，此方案不考虑。
• 先更新redis再更新mysql ，在并发情况下，出现数据不一致的概率很大。并且如果更新mysql失败，需要引入重试机制，重试次数等都不好把控。并且新的数据存在redis缓存，mysql没有落库，数据丢失风险高。此方案也不考虑。
• 先删除redis再更新mysql，如果更新mysql失败，虽然不会导致数据不一致，但是新的数据更新没有安全落库到mysql，同时redis缓存此时也删除了，会有数据丢失的风险，mysql的数据安全权威性遭到破坏。同时并发更新读取时，会导致数据不一致，需要引入"延迟双删"机制，此机制的延迟时间也不好把控
• 所以只剩下最后的"先更新mysql再删除redis"方案。首先并发更新不会导致数据不一致，其次第二步删除redis失败重试即可实现简单好把控，最后并发更新读取时，只会存在一次数据不一致并且这个不一致的时间窗口期很短。

所以综上所述，综合考虑，选择"先更新mysql在删除redis"方案是产生数据不一致的概率最低，数据丢失风险最小，把控度最高的方案。