使用 memcached 和 MySQL 等 RDBMS 时的缓存一致性

Question

这学期我选修了数据库课程，我们正在学习如何维护 RDBMS 和缓存服务器（例如 memcached）之间的缓存一致性。当存在竞争条件时，就会出现一致性问题。例如：

1. 假设我从缓存中执行 get(key) 操作，并且存在缓存未命中。因为缓存未命中，所以我从数据库中获取数据，然后将 put(key,value) 放入缓存中。
2. 但是，可能会发生竞争条件，其他用户可能会删除我从数据库中获取的数据。此删除可能会在我将放入放入缓存之前发生。

因此，理想情况下不应将数据放入缓存，因为数据在数据库中存在的时间较长。

如果缓存条目具有 TTL，则缓存中的条目可能会过期。但仍然存在缓存中数据与数据库不一致的窗口。

我一直在寻找谈论此类问题的文章/研究论文。但是，我找不到任何有用的资源。

Answer 1

本文为您提供了有关 Facebook 如何（尝试）维护缓存一致性的有趣说明：http://www.25hoursaday.com/weblog/2008/08/21/HowFacebookKeepsMemcachedConsistentAcrossGeoDistributedDataCenters.aspx

以下是本文的要点。

1. 我将我的名字从“Jason”更新为“Monkey”
2. 我们将“Monkey”写入加利福尼亚州的主数据库，并从加利福尼亚州的内存缓存中删除我的名字，但不是弗吉尼亚州
3. 有人访问我在弗吉尼亚州的个人资料
4. 我们找到了我的 名字内存缓存中的名字并返回“Jason”
5. 复制赶上，我们用我的名字“Monkey”更新从属数据库。 我们还从弗吉尼亚内存缓存中删除了我的名字，因为该缓存对象出现在复制流中
6. 其他人访问了我在弗吉尼亚的个人资料
7. 我们在内存缓存中找不到我的名字，因此我们读取从奴隶那里得到“猴子”

Answer 2

使用内存缓存中保存的变量作为锁定信号怎么样？

从数据库检索数据后，每个内存缓存命令都是原子的

，将数据放入内存缓存后打开锁定

关闭锁定，检查锁定状态

，从数据库删除之前

Answer 3

下面的代码展示了如何使用Memcached的add、gets和cas操作来实现乐观锁，以保证缓存与数据库的一致性.
免责声明：我不保证它完全正确并处理所有竞争条件。此外，一致性要求可能因应用程序而异。

def read(k):
  loop:
    get(k)
    if cache_value == 'updating':
      handle_too_many_retries()
      sleep()
      continue
    if cache_value == None:
      add(k, 'updating')
      gets(k)
      get_from_db(k)
      if cache_value == 'updating':
        cas(k, 'value:' + version_index(db_value) + ':' + extract_value(db_value))
      return db_value
    return extract_value(cache_value)

def write(k, v):
  set_to_db(k, v)
  loop:
    gets(k)
    if cache_value != 'updated' and cache_value != None and version_index(cache_value) >= version_index(db_value):
      break
    if cas(k, v):
      break
    handle_too_many_retries()

# for deleting we can use some 'tumbstone' as a cache value

Answer 4

当您阅读时，会发生以下情况：

if(Key is not in cache){
  fetch data from db
  put(key,value);
}else{
  return get(key)
}

当您写入时，会发生以下情况：

1 delete/update data from db
2 clear cache