Redis 缓存研究:先更新数据库再删缓存仍有竞争

Cache Aside(旁路缓存)常用数据库更新后删除缓存,但并发读写仍可能产生短暂陈旧值。

edyang · 2016-11-05

Cache Aside(旁路缓存)常用数据库更新后删除缓存,但并发读写仍可能产生短暂陈旧值。

本文使用Redis 3.0 与 Java 应用,代码为协议命令或流程示意。缓存保存的是可重建视图还是关键状态,决定了失效和故障时的处理。本文先以数据库为权威来源,不把缓存命中等同于业务事实已经确认。

1. 从现象推到机制

读取方可能在删除前读到旧数据库值,却在删除后把它写回缓存。缓存与数据库不共享原子事务,因此需要根据可接受陈旧程度选择过期、版本或更可靠的失效机制。任何简单顺序都不应被写成绝对一致。

Redis 缓存研究:先更新数据库再删缓存仍有竞争的处理、反馈与观察关系

图中的四个节点分别表示缓存读取、数据库更新、失效操作、一致性策略。顺着实线检查输入如何变成输出,再沿虚线核对反馈条件。图示表达的是本文讨论的关系,不是实测曲线或现场截图。

2. 最小实现与输入条件

用两个执行流程画出交错时序,明确哪一步读取了旧值。先定义业务允许的陈旧窗口,再决定是否需要版本比较。

1
2
3
reader: miss -> read old database value -> delayed cache set
writer: update database -> delete cache
possible result: old value repopulated after deletion

在独立实例准备演示键,观察命中、过期和数据库回源次数。键包含必要的业务作用域,日志与指标避免记录完整敏感值,缓存故障路径也要能验证。

3. 用对照区分原因

下表列出需要主动改变的条件。预期行为来自机制分析,复现时还需记录运行环境和原始输出,不能将预期当作已经测得的结果。

改变的条件 需要验证的行为
读方延迟回填旧值 删除后仍可能再次出现旧缓存
设置有限过期时间 可限制部分陈旧持续时间
业务不允许陈旧结果 应使用更强依据或绕过该缓存

对照 1:读方延迟回填旧值

删除后仍可能再次出现旧缓存。观察时记录读库与回填的真实先后。把这个条件与基准情形分开,有助于判断变化来自哪一层;若得到相反结果,应先核对前提,再修改实现。

对照 2:设置有限过期时间

可限制部分陈旧持续时间。观察时记录过期配置与重建路径。把这个条件与基准情形分开,有助于判断变化来自哪一层;若得到相反结果,应先核对前提,再修改实现。

对照 3:业务不允许陈旧结果

应使用更强依据或绕过该缓存。观察时记录一致性需求与权威读取。把这个条件与基准情形分开,有助于判断变化来自哪一层;若得到相反结果,应先核对前提,再修改实现。

4. 适用条件与取舍

缓存问题需要结合失败重试分析。数据库更新成功而删除失败,应保留可恢复的失效任务,不能只把异常打印后忽略。

一次正常运行只覆盖了这组输入。继续扩展前,应把上面的异常对照保留下来,尤其关注“业务不允许陈旧结果”这一分支。后续方案若改变了图中任意一处依赖,原来的判断就要重新验证,不能仅凭界面相似或返回值相同沿用结论。

同月延伸

参考资料

  1. Redis 3.0 源码
  2. Redis 3.0 配置与机制说明