如何解決數(shù)據(jù)庫(kù)與緩存一致性

緩存一致性 每次逢年過節(jié)的時(shí)候搶票非常艱難，放票的時(shí)候那么多人同時(shí)去搶票，如果所有人查詢、購(gòu)票等都去訪問數(shù)據(jù)庫(kù)，那數(shù)據(jù)庫(kù)的壓力得有多大，這時(shí)候很多都會(huì)引入緩存， 把車票信息放入緩存，這樣可以減少數(shù)據(jù)庫(kù)壓力。當(dāng)乘客購(gòu)買成功之后，數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)生了變化，需要及時(shí)更新緩存中的數(shù)據(jù)，以便于其他乘客能從緩存中及時(shí)獲取最新車票信息。這就是緩存一致性。

解決數(shù)據(jù)庫(kù)與緩存一致性主要思路：

1、同步雙寫：也就是修改db的時(shí)候同時(shí)修改一下緩存，這種模式下會(huì)出現(xiàn)無(wú)法保證數(shù)據(jù)庫(kù)與緩存的原子性。
如果出現(xiàn)多線程同時(shí)修改db的情況，網(wǎng)絡(luò)延遲導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)修改順序與請(qǐng)求順序錯(cuò)位
    例如：A 先操作數(shù)據(jù)庫(kù)修改 x=1
         B也修改數(shù)據(jù)庫(kù)  x=2
         但是網(wǎng)絡(luò)延遲導(dǎo)致
         B先修改緩存     x=2
         A再修改緩存     x=1
    這樣就導(dǎo)致了數(shù)據(jù)庫(kù)中x=2,而緩存中則是 x=1，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)與緩存不一致。
  
2、設(shè)置有效期：給緩存設(shè)置有效期，到期后自動(dòng)刪除。再次查詢時(shí)更新
    優(yōu)勢(shì)：簡(jiǎn)單、方便
    缺點(diǎn)：時(shí)效性差，緩存過期之前可能不一致
    場(chǎng)景：更新頻率較低，時(shí)效性要求低的業(yè)務(wù)

那我們有沒有什么更加好的解決方案呢？

阿里云的canal就為我們很好的解決了這一問題：

canal: 是Alibaba旗下的一款開源項(xiàng)目,純Java開發(fā).它是基于數(shù)據(jù)庫(kù)增量日志解析,提供 增量數(shù)據(jù)訂閱&消費(fèi) ,目前主要支持mysql。

canal工作原理

mysql的主從復(fù)制原理：

MySQL master 將數(shù)據(jù)變更寫入二進(jìn)制日志( binary log , 其中記錄叫做二進(jìn)制日志事件 binary log events ，可以通過 show binlog events 進(jìn)行查看) 
 MySQL slave 將 master 的 binary log events 拷貝到它的中繼日志( relay log ) 
 MySQL slave 重放 relay log 中事件，將數(shù)據(jù)變更反映它自己的數(shù)據(jù)

canal工作原理

canal模擬mysql salve的交互協(xié)議,偽裝自己為mysql slave,向mysql master發(fā)送dump協(xié)議;
 mysql master收到dump請(qǐng)求,開始推送binary log給slave(也就是canal);
 canal解析binary log對(duì)象(原始byte流).

canal的安裝配置（以windows為例）

一、登進(jìn)Mysql后，使用show variables like'log_bin';查詢是否開啟binlog，如果開啟（ON），進(jìn)行下一步，如果沒開啟(OFF)，在數(shù)據(jù)庫(kù)的my.ini配置文件添加配置

[mysqld]
    # 開啟 binlog
    log-bin=mysql-bin 
    # 選擇 ROW 模式
    binlog-format=ROW
    # 配置 MySQL replaction 需要定義，不要和 canal 的 slaveId 重復(fù)
    server_id=1

二、binlog開啟后，創(chuàng)建一個(gè)canal用戶并授權(quán)，官網(wǎng)配置是@%，表示所有服務(wù)器，所以改為localhost就可以，在mysql中，運(yùn)行如下代碼，設(shè)置完成之后重啟：

CREATE USER canal IDENTIFIED BY 'canal'; 
   GRANT SELECT, REPLICATION SLAVE, REPLICATION CLIENT ON *.* TO 'canal'@'localhost' identified by 'canal'; 
   FLUSH PRIVILEGES;

三、安裝canal

1. 下載地址：https://github.com/alibaba/canal/releases/tag/canal-1.1.6-alpha-1

在conf文件夾里找到confcanal.properties

canal.id = 1
 canal.ip =
 canal.port = 11111
 canal.metrics.pull.port = 11112
 canal.zkServers =
 # flush data to zk
 canal.zookeeper.flush.period = 1000
 canal.withoutNetty = false
 # tcp, kafka, RocketMQ
 canal.serverMode = tcp
 # flush meta cursor/parse position to file

• 說明：這個(gè)文件是 canal 的基本通用配置，canal 端口號(hào)默認(rèn)就是 11111，修改 canal 的輸出 model，默認(rèn) tcp，改為輸出到 kafka
• 重點(diǎn)關(guān)注上面的：canal.serverMode = tcp 這個(gè)配置，默認(rèn)情況，如果是使用mysql，可以不做修改，如果需要將數(shù)據(jù)同步到kafka，或者rocketmq，可以分別修改即可，此處暫不做修改

2. 解壓到適當(dāng)位置，解壓后在conf文件夾里找到exampleinstance.properties，

canal.instance.mysql.slaveId=20   #只要和mysql的master的不一樣即可
  # enable gtid use true/false
  canal.instance.gtidon=false
  # position info
  canal.instance.master.address=127.0.0.1:3306

• canal.instance.mysql.slaveId=20 #只要和mysql的master的不一樣即可
• canal.instance.master.address=127.0.0.1:3306 ，監(jiān)聽的mysql的master節(jié)點(diǎn)信息
• 配置連接 MySQL 的用戶名和密碼，默認(rèn)就是我們前面授權(quán)的 canal

3. 修改數(shù)據(jù)庫(kù)配置信息，canal.instance.dbUsername、canal.instance.dbPassword為數(shù)據(jù)庫(kù)賬戶密碼，均為canal，剛剛創(chuàng)建賬號(hào)密碼，

4. 到bin目錄下啟動(dòng) startup.bat，出現(xiàn)如下界面表示啟動(dòng)成功

四、spring boot中整合canal maven依賴

< dependency >
     < groupId >com.alibaba.otter< /groupId >
     < artifactId >canal.client< /artifactId >
     < version >1.1.4< /version >
 < /dependency >

java 示例：

public class CanalService {
 public static void main(String[] args) throws Exception{

     //1.獲取 canal 連接對(duì)象，我在本機(jī)上部署的，所以是127.0.0.1
     CanalConnector canalConnector =
             CanalConnectors.newSingleConnector(new
                     InetSocketAddress("127.0.0.1", 11111), "example", "", "");

     System.out.println("canal啟動(dòng)并開始監(jiān)聽數(shù)據(jù) ...... ");
     while (true){
         canalConnector.connect();
         //訂閱表 test數(shù)據(jù)庫(kù)下的所有表
         canalConnector.subscribe("test.*");
         //獲取數(shù)據(jù)
         Message message = canalConnector.get(100);
         //解析message
         List< CanalEntry.Entry > entries = message.getEntries();
         if(entries.size() <=0){
             System.out.println("未檢測(cè)到數(shù)據(jù)");
             Thread.sleep(1000);
         }
         for(CanalEntry.Entry entry : entries){
             //1、獲取表名
             String tableName = entry.getHeader().getTableName();
             //2、獲取類型
             CanalEntry.EntryType entryType = entry.getEntryType();
             //3、獲取序列化后的數(shù)據(jù)
             ByteString storeValue = entry.getStoreValue();

             //判斷是否rowdata類型數(shù)據(jù)
             if(CanalEntry.EntryType.ROWDATA.equals(entryType)){
                 //對(duì)第三步中的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析
                 CanalEntry.RowChange rowChange = CanalEntry.RowChange.parseFrom(storeValue);
                 //獲取當(dāng)前事件的操作類型
                 CanalEntry.EventType eventType = rowChange.getEventType();
                 //獲取數(shù)據(jù)集
                 List< CanalEntry.RowData > rowDatasList = rowChange.getRowDatasList();
                 //便利數(shù)據(jù)
                 for(CanalEntry.RowData rowData : rowDatasList){
                     //數(shù)據(jù)變更之前的內(nèi)容
                     JSONObject beforeData = new JSONObject();
                     List< CanalEntry.Column > beforeColumnsList = rowData.getAfterColumnsList();
                     for(CanalEntry.Column column : beforeColumnsList){
                         beforeData.put(column.getName(),column.getValue());
                     }
                     //數(shù)據(jù)變更之后的內(nèi)容
                     List< CanalEntry.Column > afterColumnsList = rowData.getAfterColumnsList();
                     JSONObject afterData = new JSONObject();
                     for(CanalEntry.Column column : afterColumnsList){
                         afterData.put(column.getName(),column.getValue());
                     }
                     System.out.println("Table ：" + tableName +
                             ",eventType :" + eventType +
                             ",beforeData :" + beforeData +
                             ",afterData : " + afterData);
                     //操作緩存
                 }
             }else {
                 System.out.println("當(dāng)前操作類型為：" + entryType);
             }
         }
      }
     }
     }

我手動(dòng)在book表中操作數(shù)據(jù)，可以看到程序監(jiān)控輸出結(jié)果

五、 最后我們拿到數(shù)據(jù)之后可以放入消息隊(duì)列，這樣可以加入重試機(jī)制，還可以防止冪等問題，最后再寫入緩存。

• 消息隊(duì)列保證可靠性：寫到隊(duì)列中的消息，成功消費(fèi)之前不會(huì)丟失（重啟項(xiàng)目也不擔(dān)心）。
• 消息隊(duì)列保證消息成功投遞：下游從隊(duì)列拉取消息，成功消費(fèi)后才會(huì)刪除消息，否則還會(huì)繼續(xù)投遞消息給消費(fèi)者（符合我們重試的場(chǎng)景）。