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作者： 58沈劍
本文主要讨論這麼幾個問題：
（1）“緩存與資料庫”需求緣起
（2）“淘汰緩存”還是“更新緩存”
（3）緩存和資料庫的操作時序
（4）緩存和資料庫架構簡析
一、需求緣起
場景介紹
緩存是一種提高系統讀性能的常見技術，對于
讀多寫少
的應用場景，我們經常使用緩存來進行優化。
例如對于使用者的餘額資訊表account(uid, money)，業務上的需求是：
（1）查詢使用者的餘額，SELECT money FROM account WHERE uid=XXX，占99%的請求
（2）更改使用者餘額，UPDATE account SET money=XXX WHERE uid=XXX，占1%的請求
由于大部分的請求是查詢，我們在
緩存
中建立
uid到money的鍵值對
，能夠極大降低資料庫的壓力。
讀操作流程
有了
資料庫
和
緩存
兩個地方存放資料之後（uid->money），每當需要讀取相關資料時（money），操作流程一般是這樣的：
（1）讀取緩存中是否有相關資料，uid->money
（2）如果緩存中有相關資料money，則傳回【這就是所謂的
資料命中
“hit”】
（3）如果緩存中沒有相關資料money，則從資料庫讀取相關資料money【這就是所謂的
資料未命中
“miss”】，放入緩存中uid->money，再傳回
緩存的命中率 = 命中緩存請求個數/總緩存通路請求個數
= hit/(hit+miss)
上面舉例的餘額場景，99%的讀，1%的寫，這個緩存的命中率是非常高的，會在
95%
以上。
那麼問題來了
當資料money發生變化的時候：
（1）是更新緩存中的資料，還是淘汰緩存中的資料呢？
（2）是先操縱資料庫中的資料再操縱緩存中的資料，還是先操縱緩存中的資料再操縱資料庫中的資料呢？
（3）緩存與資料庫的操作，在架構上是否有優化的空間呢？
這是本文關注的三個核心問題。
二、更新緩存 VS 淘汰緩存
什麼是
更新緩存
：資料不但
寫入資料庫
，還會
寫入緩存
什麼是
淘汰緩存
：資料隻會
寫入資料庫
，
不會寫入緩存
，隻會把資料淘汰掉
更新緩存的優點：緩存不會增加一次miss，命中率高
淘汰緩存的優點：
簡單
（我去，更新緩存我也覺得很簡單呀，樓主你太敷衍了吧）
那到底是選擇更新緩存還是淘汰緩存呢，主要取決于“更新緩存的複雜度”。
例如，上述場景，隻是
簡單
的把餘額money設定成一個值，那麼：
（1）淘汰緩存的操作為deleteCache(uid)
（2）更新緩存的操作為setCache(uid, money)
更新緩存的代價很小，此時我們應該更傾向于
更新緩存
，以保證更高的緩存命中率。
如果餘額是通過很
複雜的資料計算
得出來的，例如業務上除了賬戶表account，還有商品表product，折扣表discount
account(uid, money)
product(pid, type, price, pinfo)
discount(type, zhekou)
業務場景是使用者買了一個商品product，這個商品的價格是price，這個商品從屬于type類商品，type類商品在做促銷活動要打折扣zhekou，購買了商品過後，這個餘額的計算就複雜了，需要：
（1）先把商品的品類，價格取出來：SELECT type, price FROM product WHERE pid=XXX
（2）再把這個品類的折扣取出來：SELECT zhekou FROM discount WHERE type=XXX
（3）再把原有餘額從緩存中查詢出來money = getCache(uid)
（4）再把新的餘額寫入到緩存中去setCache(uid, money-price*zhekou)
更新緩存的代價很大，此時我們應該更傾向于
淘汰緩存
。
however，淘汰緩存操作簡單，并且帶來的副作用隻是增加了一次cache miss，建議作為通用的處理方式。
三、先操作資料庫 vs 先操作緩存
OK，當寫操作發生時，假設淘汰緩存作為對緩存通用的處理方式，又面臨兩種抉擇：
（1）先寫資料庫，再淘汰緩存
（2）先淘汰緩存，再寫資料庫
究竟采用哪種時序呢？
對于一個不能保證事務性的操作，一定涉及“哪個任務先做，哪個任務後做”的問題，解決這個問題的方向是：
如果出現不一緻，誰先做對業務的影響較小，就誰先執行。
由于寫資料庫與淘汰緩存不能保證原子性，誰先誰後同樣要遵循上述原則。
假設先寫資料庫，再淘汰緩存：第一步寫資料庫操作成功，第二步淘汰緩存失敗，則會出現
DB中是新資料，Cache中是舊資料
，資料不一緻。
假設先淘汰緩存，再寫資料庫：第一步淘汰緩存成功，第二步寫資料庫失敗，則隻會引發一次
Cache miss
。
結論：資料和緩存的操作時序，結論是清楚的：先淘汰緩存，再寫資料庫。
四、緩存架構優化
上述緩存架構有一個缺點：業務方需要同時關注緩存與DB，有沒有進一步的優化空間呢？有兩種常見的方案，一種主流方案，一種非主流方案（一家之言，勿拍）。
主流優化方案是
服務化
：加入一個服務層，向上遊提供帥氣的資料通路接口，向上遊
屏 蔽底層資料存儲的細節
，這樣業務線不需要關注資料是來自于cache還是DB。
非主流方案是
異步緩存更
新：業務線所有的
寫操作都走資料庫
，所有的
讀操作都走 緩存
，由一個異步的工具來做資料庫與緩存之間資料的同步，具體細節是：
（1）要有一個init cache的過程，将需要緩存的資料全量寫入cache
（2）如果DB有寫操作，異步更新程式讀取binlog，更新cache
在（1）和（2）的合作下，cache中有全部的資料，這樣：
（a）業務線讀cache，一定能夠hit（很短的時間内，可能有髒資料），無需關注資料庫
（b）業務線寫DB，cache中能得到異步更新，無需關注緩存
這樣将大大
簡化業務線的調用邏輯
，存在的缺點是，如果緩存的資料業務邏輯比較複雜，
async-update
異步更新的邏輯可能也會
比較複雜
。
五、其他未盡事宜
本文隻讨論了緩存架構設計中需要注意的幾個細節點，如果資料庫架構采用了一主多從，讀寫分離的架構，在特殊時序下，還很可能引發資料庫與緩存的不一緻，這個不一緻如何優化，後續的文章再讨論吧。
六、結論強調
（1）
淘汰緩存
是一種通用的緩存處理方式
（2）
先淘汰緩存，再寫資料庫
的時序是毋庸置疑的
（3）
服務化
是向業務方屏蔽底層資料庫與緩存複雜性的一種通用方式