深入理解 MYSQL 之缓存

在讲缓存之前先了解一下，什么是 MYSQL 的主从复制和读写分离。

主从复制

　master 是主数据库，stave 从数据库

　　（1）DML 操作引起主数据库数据变更，产生 binlog 文件（二进制日志，在事务提交后产生），通过 io-thread 写入 binlog；

　　（2）从数据库请求读取 binlog，开启 io-thread 线程读取主数据库发送过来的 binlog，并写入 relaylog（中继日志）；

　　（3）从数据库通过 SQL-thread 读取 relaylog，进行回放（就是在主数据执行的 DML 操作在从数据库执行一遍），这样就能保持从数据库与主数据库一致。

读写分离

​ 应用层写操作在主数据库，读操作在从数据库，这种读写分离可高效解决读性能，由于主数据库同步到从数据库需要一点的时间，所以从数据库读取到的数据不一定是最新的数据，会有一定的延迟，看具体的业务要求可否满足。最终一致性，写主数据库，读从数据库；而强一致性，写主数据库，对于读，根据业务需求，对数据进行划分，那些数据对一致性要求高的，读主数据库，那些数据对一致性要求不高的，读从数据库。

缓存方案

　　使用的前提是读多写少，单个节点能支撑项目数据量；MySQL 有缓冲层，它的作用是用来缓存热点数据，这些数据包括数据文件、索引文件等；MySQL 缓冲层是从自身出发，跟具体的业务无关；MySQL 数据主要存储在磁盘当中，适合大量重要数据的存储。

　　缓存数据库可以使用 redis、memcached；它所有的数据都存储在内存当中，当然也可以将内存当中的数据持久化到磁盘中；内存的访问速度是磁盘访问速度的 10 万倍，所以可以将热点数据在缓存数据库中备份，将热点读操作转移到缓存数据库。

同步问题

　　没有缓冲层之前，我们对数据库的读写都是基于 MySQL，所以不存在同步问题；引入缓冲层后，我们需要分别操作 MySQL 和缓存数据库，那么这个时候数据可能存在几个状态：

　　（1）MySQL 有，缓存无；

　　（2）MySQL 无，缓存有；

　　（3）都有，但是数据不一致；

　　（4）都有，数据一致；

　　（5）都没有。

　　4，5 显然没有问题，我们获取数据的主要依据是 MySQL，所以在保证 MySQL 数据正确下，只需将 MySQL 的数据正确同步到缓存数据库就可以了；对于 2，缓存有 MySQL 无，可以认为这是脏数据，MySQL 和缓存都有，但不一致，这两个问题，在同步策略中需要避免。

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​解决数据同步问题

　　以下分别对强一致性和最终一致性解决同步问题。

（1）强一致性

​ a. 同步是否成功的依据来源于 mysql 是否同步到 redis，即使没有同步成功，也没有关系；

　　　　b. 写流程：先删除缓存，再写 mysql，后面同步数据交由 go-mysql-transfer；

　　　　c. 先删除缓存，为了避免其他服务读取旧的数据，也是告知系统这个数据已经不是最新，建议从 mysql 获取；

　　　　d. 强一致性只试用于单数据中心的模型下；

　　　　e. 多数据中心模型，不管先操作 redis 还操作 mysql 都会引起分布式异常问题的产生，此时可以使用分布式锁解决，但是得不偿失，可以将多数据中心转为单数据中心；或者强一致性需求读写都走 mysql，其他低一致性需求走最终一致性。

　　　　为什么要删除？

　　　　　　对于同一个服务器而言，写 MySQL 前如果不删除 redis 中对应的 key，其他的访问可能会读取到老数据，导致数据不一致。

（2）最终一致性

​ 　读写分离，主库将数据同步到从库，是需要一定时间，那么在同步期间，主从之间数据有差异，有两种解决方案：

　　　　a. 直接写 mysql，等待 mysql 同步数据到 redis；

　　　　b. 先写 redis，设置 key 的过期时间为 200ms，等待 mysql 写回 redis，覆盖 key，设置更长的过期时间；200ms 默认的是写 mysql 到 mysql 同步到 redis 时长，这个需要根据实际环境进行设置。

异常情况

　　（1）缓存穿透

　　　　假设某个数据 redis 不存在，mysql 也不存在，如果一直尝试读，数据最终压力依然堆积在 MySQL，可能造成 MySQL 不堪负重而崩溃。

　　　　解决方法：

　　　　　　a.发现 MySQL 不存在，将 redis 中访问的这个 key 设置为<key,nil>，并设置过期时间，下次访问该 key 的时候，不再访问 MySQL，不过会容易造成 redis 缓存很多无效数据

　　　　　　b.布隆过滤器（存在限制是不持支删除操作），将 MySQL 当中已经存在的 key，写入布隆过滤器，访问不存在的可直接 pass 掉。

　　（2）缓存击穿

　　　　某些数据 redis 没有，但是 mysql 有；此时大量这类数据的并发请求，同样造成 mysql 压力过大。

　　　　解决：

　　　　　　a. 加锁，请求数据时获取锁，如果获取成功，则操作（先读 redis，不存在，读 mysql，写 redis，释放锁）；获取失败，则休眠一段时间（200ms）再去获取，获取成功，待操作完后释放锁；

　　　　　　b. 将很热的 key，设置永不过期。

　　（3）缓存雪崩

　　　　表示一段时间内，缓存集中失效（redis 无,mysql 有），导致请求全部走 mysql，可能搞垮数据库，整个服务失效。

　　　　解决：

　　　　　　a. 如果因为缓存数据库宕机，造成所有数据涌向 mysql；采用高可用的集群方案，如哨兵模式、cluster 模式；

　　　　　　b. 如果因为设置了相同的过期时间，造成缓存集中失效；设置随机过期时间或者其他机制错开失效；

　　　　　　c. 如果因为系统重启的时候，造成缓存数据库失效；重启时间短，redis 开启持久化（过期时间也会持久化）就行了；如果重启时间长，则提前将热数据导入 redis 当中。

原文地址：MYSQL之缓存 - MrJuJu - 博客园