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高并发缓存策略大揭秘：面试必备的缓存更新模式解析

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高并发缓存策略大揭秘：面试必备的缓存更新模式解析

作者：半亩方塘立身 2024-03-14 08:57:04
Write Behind模式和Write Through模式整个架构是一样的，核心在于write through在缓存数据库中的更新是同步的，而Write Behind是异步的。

在高并发场景中，缓存能抵挡大量数据库查询，减少数据库压力，对于缓存更新通常有以下几种模式可以选择：

• cache aside

• read/write through

• write behind caching

cache aside模式

Cache-aside模式是一种常用的用于管理缓存的模式。它用于确保缓存与底层数据源之间的数据一致性。以下是cache-aside模式的工作原理：

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1. 从缓存读取：当有读取操作请求时，应用程序首先检查缓存中是否存在数据。如果在缓存中找到了数据，则将其返回给调用者，避免了访问底层数据源的需要。

2. 缓存未命中：如果在缓存中未找到数据，则表示缓存未命中。在这种情况下，应用程序从底层数据源检索数据，并将检索到的数据填充到缓存中。

3. 更新数据：当对数据执行写入或更新操作时，应用程序首先更新底层数据源中的数据。然后，清除缓存中的数据，以确保下一次读取从数据源中检索到更新后的数据。

通常写缓存和写数据库是两个独立的事务，选择先更新缓存还是先更新数据库都有可能产生数据不一致的情况。

先删缓存，再更新数据库的问题

假设有两个请求A、B。

• 请求A先删除缓存，此时还未更新数据库

• 请求B查询缓存未命中，然后查询数据库，查出旧数据写入缓存

• 请求A继续将数据写入数据库

• 此时缓存与数据库中的数据出现了不一致的情况

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将缓存更新不做删除的问题

• 请求A先更新了数据库

• 请求B更新了数据库，并更新了缓存

• 请求A最后更新缓存，此时请求A的数据是脏数据。

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先更新DB再失效缓存问题

先更新DB，再失效缓存也会出现问题。

• 请求A读取缓存未命中，查询数据库成功查到数据

• 请求B进来更新数据库成功，并删除缓存数据

• 请求A将查询的数据写入到缓存中，此时请求A写入缓存的数据已经是脏数据

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read/write through模式

cache aside模式需要应用方维护缓存的读写，对数据和缓存的维护设计侵入代码，代码复杂性增加。read/write through模式弥补了这一问题，调用方无需管理缓存和数据库调用，通过抽象缓存管理组件维护缓存和数据库的读写，解耦业务代码。

read through模式

当客户端请求一个数据时，如果缓存中不存在该项（缓存未命中），缓存系统会自动从后端存储中加载数据，然后将其添加到缓存中，并返回给客户端。对于后续的相同请求，数据则直接从缓存中获取，直到缓存过期或被淘汰。

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write through模式

在write-through模式中，当客户端更新一个数据项时，缓存系统会同时更新缓存和后端存储。这意味着所有的写操作都会同步地写入缓存和存储，确保二者的数据一致性。

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write behind caching模式

Write Behind模式和Write Through模式整个架构是一样的，核心在于write through在缓存数据库中的更新是同步的，而Write Behind是异步的。

每次的请求写都是直接更新缓存然后就成功返回，并没有同步把数据更新到数据库。而把更新到数据库的过程称为flush，触发flush的条件可自定义，如定时或达到一定容量阈值时进行flush操作。并且可以实现批量写，合并写等策略，也有效减少了更新数据的频率，这种模式最大的好处就是读写响应非常快，吞吐量也会明显提升。这种模式也有其他的问题，比如数据不是强一致性的，因为把最新的数据放在缓存里，如果缓存在flush到数据库之前宕机了就会丢失数据，另外实现也比较复杂。

几种模式对

模式

优点

缺点

Cache Aside

实现比较简单

需要应用程序负责缓存的读取和写入操作，代码侵入较大

Read/Write Through

引入缓存管理组件，缓存和数据库的维护对应用程序透明；应用代码入侵小，逻辑更清晰

引入缓存管理组件，实现更复杂

Write Behind Caching

读写直接和缓存交互，异步批量更新数据

责任编辑：武晓燕 来源： 半亩方塘立身

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