① 数据库中数据一致性是什么意思,又是如何做到的
比如,你有两张表一张是用户表,用户编号,用户名称,一张是借书表,用户编号,书籍编号,这样这里边如果你更改了用户表中的用户编号的数据,那么,对应的借书表中对应的用户编号也要跟着更新,才能使数据保持一致,像这种的操作,在数据库里可以设置级联更新~
② asp.net怎么实现两个数据库的数据的一致
1.同步写数据,比如注册时候分别向A库和B库中写数据。
2.触发器,添加一条信息的时候,同步向另一个库中添加一条信息。
比如:a在门户网页上注册,添加到A库,同时添加到B库,反之亦然!
③ 如何保证数据库缓存的最终一致性
对于互联网业务来说,传统的直接访问数据库方式,主要通过数据分片、一主多从等方式来扛住读写流量,但随着数据量的积累和流量的激增,仅依赖数据库来承接所有流量,不仅成本高、效率低、而且还伴随着稳定性降低的风险。
鉴于大部分业务通常是读多写少(读取频率远远高于更新频率),甚至存在读操作数量高出写操作多个数量级的情况。因此, 在架构设计中,常采用增加缓存层来提高系统的响应能力 ,提升数据读写性能、减少数据库访问压力,从而提升业务的稳定性和访问体验。
根据 CAP 原理,分布式系统在可用性、一致性和分区容错性上无法兼得,通常由于分区容错无法避免,所以一致性和可用性难以同时成立。对于缓存系统来说, 如何保证其数据一致性是一个在应用缓存的同时不得不解决的问题 。
需要明确的是,缓存系统的数据一致性通常包括持久化层和缓存层的一致性、以及多级缓存之间的一致性,这里我们仅讨论前者。持久化层和缓存层的一致性问题也通常被称为双写一致性问题,“双写”意为数据既在数据库中保存一份,也在缓存中保存一份。
对于一致性来说,包含强一致性和弱一致性 ,强一致性保证写入后立即可以读取,弱一致性则不保证立即可以读取写入后的值,而是尽可能的保证在经过一定时间后可以读取到,在弱一致性中应用最为广泛的模型则是最终一致性模型,即保证在一定时间之后写入和读取达到一致的状态。对于应用缓存的大部分场景来说,追求的则是最终一致性,少部分对数据一致性要求极高的场景则会追求强一致性。
为了达到最终一致性,针对不同的场景,业界逐步形成了下面这几种应用缓存的策略。
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Cache-Aside
Cache-Aside 意为旁路缓存模式,是应用最为广泛的一种缓存策略。下面的图示展示了它的读写流程,来看看它是如何保证最终一致性的。在读请求中,首先请求缓存,若缓存命中(cache hit),则直接返回缓存中的数据;若缓存未命中(cache miss),则查询数据库并将查询结果更新至缓存,然后返回查询出的数据(demand-filled look-aside )。在写请求中,先更新数据库,再删除缓存(write-invalidate)。
1、为什么删除缓存,而不是更新缓存?
在 Cache-Aside 中,对于读请求的处理比较容易理解,但在写请求中,可能会有读者提出疑问,为什么要删除缓存,而不是更新缓存?站在符合直觉的角度来看,更新缓存是一个容易被理解的方案,但站在性能和安全的角度,更新缓存则可能会导致一些不好的后果。
首先是性能 ,当该缓存对应的结果需要消耗大量的计算过程才能得到时,比如需要访问多张数据库表并联合计算,那么在写操作中更新缓存的动作将会是一笔不小的开销。同时,当写操作较多时,可能也会存在刚更新的缓存还没有被读取到,又再次被更新的情况(这常被称为缓存扰动),显然,这样的更新是白白消耗机器性能的,会导致缓存利用率不高。
而等到读请求未命中缓存时再去更新,也符合懒加载的思路,需要时再进行计算。删除缓存的操作不仅是幂等的,可以在发生异常时重试,而且写-删除和读-更新在语义上更加对称。
其次是安全 ,在并发场景下,在写请求中更新缓存可能会引发数据的不一致问题。参考下面的图示,若存在两个来自不同线程的写请求,首先来自线程 1 的写请求更新了数据库(step 1),接着来自线程 2 的写请求再次更新了数据库(step 3),但由于网络延迟等原因,线程 1 可能会晚于线程 2 更新缓存(step 4 晚于 step 3),那么这样便会导致最终写入数据库的结果是来自线程 2 的新值,写入缓存的结果是来自线程 1 的旧值,即缓存落后于数据库,此时再有读请求命中缓存(step 5),读取到的便是旧值。
2、为什么先更新数据库,而不是先删除缓存?
另外,有读者也会对更新数据库和删除缓存的时序产生疑问,那么为什么不先删除缓存,再更新数据库呢?在单线程下,这种方案看似具有一定合理性,这种合理性体现在删除缓存成功。
但更新数据库失败的场景下,尽管缓存被删除了,下次读操作时,仍能将正确的数据写回缓存,相对于 Cache-Aside 中更新数据库成功,删除缓存失败的场景来说,先删除缓存的方案似乎更合理一些。那么,先删除缓存有什么问题呢?
问题仍然出现在并发场景下,首先来自线程 1 的写请求删除了缓存(step 1),接着来自线程 2 的读请求由于缓存的删除导致缓存未命中,根据 Cache-Aside 模式,线程 2 继而查询数据库(step 2),但由于写请求通常慢于读请求,线程 1 更新数据库的操作可能会晚于线程 2 查询数据库后更新缓存的操作(step 4 晚于 step 3),那么这样便会导致最终写入缓存的结果是来自线程 2 中查询到的旧值,而写入数据库的结果是来自线程 1 的新值,即缓存落后于数据库,此时再有读请求命中缓存( step 5 ),读取到的便是旧值。
另外,先删除缓存,由于缓存中数据缺失,加剧数据库的请求压力,可能会增大缓存穿透出现的概率。
3、如果选择先删除缓存,再更新数据库,那如何解决一致性问题呢?
为了避免“先删除缓存,再更新数据库”这一方案在读写并发时可能带来的缓存脏数据,业界又提出了延时双删的策略,即在更新数据库之后,延迟一段时间再次删除缓存,为了保证第二次删除缓存的时间点在读请求更新缓存之后,这个延迟时间的经验值通常应稍大于业务中读请求的耗时。
延迟的实现可以在代码中 sleep 或采用延迟队列。显而易见的是,无论这个值如何预估,都很难和读请求的完成时间点准确衔接,这也是延时双删被诟病的主要原因。
4、那么 Cache-Aside 存在数据不一致的可能吗?
在 Cache-Aside 中,也存在数据不一致的可能性。在下面的读写并发场景下,首先来自线程 1 的读请求在未命中缓存的情况下查询数据库(step 1),接着来自线程 2 的写请求更新数据库(step 2),但由于一些极端原因,线程 1 中读请求的更新缓存操作晚于线程 2 中写请求的删除缓存的操作(step 4 晚于 step 3),那么这样便会导致最终写入缓存中的是来自线程 1 的旧值,而写入数据库中的是来自线程 2 的新值,即缓存落后于数据库,此时再有读请求命中缓存(step 5),读取到的便是旧值。
这种场景的出现,不仅需要缓存失效且读写并发执行,而且还需要读请求查询数据库的执行早于写请求更新数据库,同时读请求的执行完成晚于写请求。足以见得,这种 不一致场景产生的条件非常严格,在实际的生产中出现的可能性较小 。
除此之外,在并发环境下,Cache-Aside 中也存在读请求命中缓存的时间点在写请求更新数据库之后,删除缓存之前,这样也会导致读请求查询到的缓存落后于数据库的情况。
虽然在下一次读请求中,缓存会被更新,但如果业务层面对这种情况的容忍度较低,那么可以采用加锁在写请求中保证“更新数据库&删除缓存”的串行执行为原子性操作(同理也可对读请求中缓存的更新加锁)。 加锁势必会导致吞吐量的下降,故采取加锁的方案应该对性能的损耗有所预期。
— 2 —
补偿机制
我们在上面提到了,在 Cache-Aside 中可能存在更新数据库成功,但删除缓存失败的场景,如果发生这种情况,那么便会导致缓存中的数据落后于数据库,产生数据的不一致的问题。
其实,不仅 Cache-Aside 存在这样的问题,在延时双删等策略中也存在这样的问题。针对可能出现的删除失败问题,目前业界主要有以下几种补偿机制。
1、删除重试机制
由于同步重试删除在性能上会影响吞吐量,所以常通过引入消息队列,将删除失败的缓存对应的 key 放入消息队列中,在对应的消费者中获取删除失败的 key ,异步重试删除。这种方法在实现上相对简单,但由于删除失败后的逻辑需要基于业务代码的 trigger 来触发 ,对业务代码具有一定入侵性。
鉴于上述方案对业务代码具有一定入侵性,所以需要一种更加优雅的解决方案,让缓存删除失败的补偿机制运行在背后,尽量少的耦合于业务代码。一个简单的思路是通过后台任务使用更新时间戳或者版本作为对比获取数据库的增量数据更新至缓存中,这种方式在小规模数据的场景可以起到一定作用,但其扩展性、稳定性都有所欠缺。
一个相对成熟的方案是基于 Mysql 数据库增量日志进行解析和消费,这里较为流行的是阿里巴巴开源的作为 MySQL binlog 增量获取和解析的组件 canal(类似的开源组件还有 Maxwell、Databus 等)。
canal sever 模拟 MySQL slave 的交互协议,伪装为 MySQL slave,向 MySQL master 发送 mp 协议,MySQL master 收到 mp 请求,开始推送 binary log 给 slave (即 canal sever ),canal sever 解析 binary log 对象(原始为 byte 流),可由 canal client 拉取进行消费,同时 canal server 也默认支持将变更记录投递到 MQ 系统中,主动推送给其他系统进行消费。
在 ack 机制的加持下,不管是推送还是拉取,都可以有效的保证数据按照预期被消费。当前版本的 canal 支持的 MQ 有 Kafka 或者 RocketMQ。另外, canal 依赖 ZooKeeper 作为分布式协调组件来实现 HA ,canal 的 HA 分为两个部分:
那么,针对缓存的删除操作便可以在 canal client 或 consumer 中编写相关业务代码来完成。这样,结合数据库日志增量解析消费的方案以及 Cache-Aside 模型,在读请求中未命中缓存时更新缓存(通常这里会涉及到复杂的业务逻辑),在写请求更新数据库后删除缓存,并基于日志增量解析来补偿数据库更新时可能的缓存删除失败问题,在绝大多数场景下,可以有效的保证缓存的最终一致性。
另外需要注意的是,还应该隔离事务与缓存,确保数据库入库后再进行缓存的删除操作。 比如考虑到数据库的主从架构,主从同步及读从写主的场景下,可能会造成读取到从库的旧数据后便更新了缓存,导致缓存落后于数据库的问题,这就要求对缓存的删除应该确保在数据库操作完成之后。所以,基于 binlog 增量日志进行数据同步的方案,可以通过选择解析从节点的 binlog,来避免主从同步下删除缓存过早的问题。
3、数据传输服务 DTS
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Read-Through
Read-Through 意为读穿透模式,它的流程和 Cache-Aside 类似,不同点在于 Read-Through 中多了一个访问控制层,读请求只和该访问控制层进行交互,而背后缓存命中与否的逻辑则由访问控制层与数据源进行交互,业务层的实现会更加简洁,并且对于缓存层及持久化层交互的封装程度更高,更易于移植。
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Write-Through
Write-Through 意为直写模式,对于 Write-Through 直写模式来说,它也增加了访问控制层来提供更高程度的封装。不同于 Cache-Aside 的是,Write-Through 直写模式在写请求更新数据库之后,并不会删除缓存,而是更新缓存。
这种方式的 优势在于读请求过程简单 ,不需要查询数据库更新缓存等操作。但其劣势也非常明显,除了上面我们提到的更新数据库再更新缓存的弊端之外,这种方案还会造成更新效率低,并且两个写操作任何一次写失败都会造成数据不一致。
如果要使用这种方案, 最好可以将这两个操作作为事务处理,可以同时失败或者同时成功,支持回滚,并且防止并发环境下的不一致 。另外,为了防止缓存扰动的频发,也可以给缓存增加 TTL 来缓解。
站在可行性的角度,不管是 Write-Through 模式还是 Cache-Aside 模式,理想状况下都可以通过分布式事务保证缓存层数据与持久化层数据的一致性,但在实际项目中,大多都对一致性的要求存在一些宽容度,所以在方案上往往有所折衷。
Write-Through 直写模式适合写操作较多,并且对一致性要求较高的场景,在应用 Write-Through 模式时,也需要通过一定的补偿机制来解决它的问题。首先,在并发环境下,我们前面提到了先更新数据库,再更新缓存会导致缓存和数据库的不一致,那么先更新缓存,再更新数据库呢?
这样的操作时序仍然会导致下面这样线程 1 先更新缓存,最后更新数据库的情况,即由于线程 1 和 线程 2 的执行不确定性导致数据库和缓存的不一致。这种由于线程竞争导致的缓存不一致,可以通过分布式锁解决,保证对缓存和数据库的操作仅能由同一个线程完成。对于没有拿到锁的线程,一是通过锁的 timeout 时间进行控制,二是将请求暂存在消息队列中顺序消费。
在下面这种并发执行场景下,来自线程 1 的写请求更新了数据库,接着来自线程 2 的读请求命中缓存,接着线程 1 才更新缓存,这样便会导致线程 2 读取到的缓存落后于数据库。同理,先更新缓存后更新数据库在写请求和读请求并发时,也会出现类似的问题。面对这种场景,我们也可以加锁解决。
另在,在 Write-Through 模式下,不管是先更新缓存还是先更新数据库,都存在更新缓存或者更新数据库失败的情况,上面提到的重试机制和补偿机制在这里也是奏效的。
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Write-Behind
Write behind 意为异步回写模式,它也具有类似 Read-Through/Write-Through 的访问控制层,不同的是,Write behind 在处理写请求时,只更新缓存而不更新数据库,对于数据库的更新,则是通过批量异步更新的方式进行的,批量写入的时间点可以选在数据库负载较低的时间进行。
在 Write-Behind 模式下,写请求延迟较低,减轻了数据库的压力,具有较好的吞吐性。但数据库和缓存的一致性较弱,比如当更新的数据还未被写入数据库时,直接从数据库中查询数据是落后于缓存的。同时,缓存的负载较大,如果缓存宕机会导致数据丢失,所以需要做好缓存的高可用。显然,Write behind 模式下适合大量写操作的场景,常用于电商秒杀场景中库存的扣减。
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Write-Around
如果一些非核心业务,对一致性的要求较弱,可以选择在 cache aside 读模式下增加一个缓存过期时间,在写请求中仅仅更新数据库,不做任何删除或更新缓存的操作,这样,缓存仅能通过过期时间失效。这种方案实现简单,但缓存中的数据和数据库数据一致性较差,往往会造成用户的体验较差,应慎重选择。
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总结
在解决缓存一致性的过程中,有多种途径可以保证缓存的最终一致性,应该根据场景来设计合适的方案,读多写少的场景下,可以选择采用“Cache-Aside 结合消费数据库日志做补偿”的方案,写多的场景下,可以选择采用“Write-Through 结合分布式锁”的方案 ,写多的极端场景下,可以选择采用“Write-Behind”的方案。
④ 数据库事务原子性,一致性是怎样实现的
这个问题的有趣之处,不在于问题本身(“原子性、一致性的实现机制是什么”),而在于回答者的分歧反映出来的另外一个问题:原子性和一致性之间的关系是什么?
我特别关注了@我练功发自真心
的答案,他正确地指出了,为了保证事务操作的原子性,必须实现基于日志的REDO/UNDO机制。但这个答案仍然是不完整的,因为原子性并不能够完全保证一致性。
按照我个人的理解,在事务处理的ACID属性中,一致性是最基本的属性,其它的三个属性都为了保证一致性而存在的。
首先回顾一下一致性的定义。所谓一致性,指的是数据处于一种有意义的状态,这种状态是语义上的而不是语法上的。最常见的例子是转帐。例如从帐户A转一笔钱到帐户B上,如果帐户A上的钱减少了,而帐户B上的钱却没有增加,那么我们认为此时数据处于不一致的状态。
在
数据库实现的场景中,一致性可以分为数据库外部的一致性和数据库内部的一致性。前者由外部应用的编码来保证,即某个应用在执行转帐的数据库操作时,必须在
同一个事务内部调用对帐户A和帐户B的操作。如果在这个层次出现错误,这不是数据库本身能够解决的,也不属于我们需要讨论的范围。后者由数据库来保证,即
在同一个事务内部的一组操作必须全部执行成功(或者全部失败)。这就是事务处理的原子性。
为了实现原子性,需要通过日志:将所有对
数据的更新操作都写入日志,如果一个事务中的一部分操作已经成功,但以后的操作,由于断电/系统崩溃/其它的软硬件错误而无法继续,则通过回溯日志,将已
经执行成功的操作撤销,从而达到“全部操作失败”的目的。最常见的场景是,数据库系统崩溃后重启,此时数据库处于不一致的状态,必须先执行一个crash
recovery的过程:读取日志进行REDO(重演将所有已经执行成功但尚未写入到磁盘的操作,保证持久性),再对所有到崩溃时尚未成功提交的事务进行
UNDO(撤销所有执行了一部分但尚未提交的操作,保证原子性)。crash
recovery结束后,数据库恢复到一致性状态,可以继续被使用。
日志的管理和重演是数据库实现中最复杂的部分之一。如果涉及到并行处理和分布式系统(日志的复制和重演是数据库高可用性的基础),会比上述场景还要复杂得多。
但是,原子性并不能完全保证一致性。在多个事务并行进行的情况下,即使保证了每一个事务的原子性,仍然可能导致数据不一致的结果。例如,事务1需要将100元转入帐号A:先读取帐号A的值,然后在这个值上加上100。但是,在这两个操作之间,另一个事务2修改了帐号A的值,为它增加了100元。那么最后的结果应该是A增加了200元。但事实上,
事务1最终完成后,帐号A只增加了100元,因为事务2的修改结果被事务1覆盖掉了。
为了保证并发情况下的一致性,引入了隔离性,即保证每一个事务能够看到的数据总是一致的,就好象其它并发事务并不存在一样。用术语来说,就是多个事务并发执行后的状态,和它们串行执行后的状态是等价的。怎样实现隔离性,已经有很多人回答过了,原则上无非是两种类型的锁:
一
种是悲观锁,即当前事务将所有涉及操作的对象加锁,操作完成后释放给其它对象使用。为了尽可能提高性能,发明了各种粒度(数据库级/表级/行级……)/各
种性质(共享锁/排他锁/共享意向锁/排他意向锁/共享排他意向锁……)的锁。为了解决死锁问题,又发明了两阶段锁协议/死锁检测等一系列的技术。
一种是乐观锁,即不同的事务可以同时看到同一对象(一般是数据行)的不同历史版本。如果有两个事务同时修改了同一数据行,那么在较晚的事务提交时进行冲突
检测。实现也有两种,一种是通过日志UNDO的方式来获取数据行的历史版本,一种是简单地在内存中保存同一数据行的多个历史版本,通过时间戳来区分。
锁也是数据库实现中最复杂的部分之一。同样,如果涉及到分布式系统(分布式锁和两阶段提交是分布式事务的基础),会比上述场景还要复杂得多。
@
我练功发自真心
提到,其他回答者说的其实是操作系统对atomic的理解,即并发控制。我不能完全同意这一点。数据库有自己的并发控制和锁问题,虽然在原理上和操作系统
中的概念非常类似,但是并不是同一个层次上的东西。数据库中的锁,在粒度/类型/实现方式上和操作系统中的锁都完全不同。操作系统中的锁,在数据库实现中
称为latch(一般译为闩)。其他回答者回答的其实是“在并行事务处理的情况下怎样保证数据的一致性”。
最后回到原来的问题(“原子性、一致性的实现机制是什么”)。我手头有本Database
System
Concepts(4ed,有点老了),在第15章的开头简明地介绍了ACID的概念及其关系。如果你想从概念上了解其实现,把这本书的相关章节读完应该能大概明白。如果你想从实践上了解其实现,可以找innodb这样的开源引擎的源代码来读。不过,即使是一个非常粗糙的开源实现(不考虑太复杂的并行处理,不考虑分布式系统,不考虑针对操作系统和硬件的优化之类),要基本搞明白恐怕也不是一两年的事。
⑤ 什么是数据库一致性
数据库一致性(Database
Consistency)
是指事务执行的结果必须是使数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状态。
保证数据库一致性是指当事务完成时,必须使所有数据都具有一致的状态。在关系型数据库中,所有的规则必须应用到事务的修改上,以便维护所有数据的完整性。
保证数据库的一致性是数据库管理系统的一项功能.比如有两个表(员工\职位),员工表中有员工代码、姓名、职位代码等属性,职位表中有职位代码、职位名称、职位等级等属性。你在其中员工表中进行了插入操作,你插入了一个新员工的信息,而这个新员工的职位是公司新创建的一个职位。如果没有一致性的保证,就会出现有这么一个员工,但是不知道他到底担当什么职责!这个只是它的一个小小方面。
读一致性也是数据库一致性的一个重要方面,在实际中,我们会遇到这种情况:我们对一个表中的某些数据进行了更新操作,,但是还没有进行提交,这时另外一个用户读取表中数据.这个时候就出现了读一致性的问题:到底是读什么时候的数据呢?是更新前的还是更新后的?在DBMS中设有临时表,它用来保存修改前的值,在没有进行提交前读取数据,会读取临时表中的数据,这样一来就保证了数据是一致的.(当前用户看到的是更新后的值)
但是还有一种情况:用户user1对表进行了更新操作,用户user2在user1还没有进行提交前读表中数据,而且是大批量的读取(打个比方:耗时3分钟)而在这3分钟内user1进行了提交操作,那又会产生什么影响呢?这个时候怎么保证读写一致性呢?这个时候DBMS就要保证有足够大的临时表来存放修改前的数值,,以保证user2读取的数据是修改前的一致数据.然后下次再读取时候就是更新后的数据了.
⑥ 如何理解数据库事务一致性
定义:数据库一致性(database
consistency)是指事务执行的结果必须是使数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状态。
数据库状态如何变化?每一次数据变更就会导致数据库的状态迁移。如果数据库的初始状态是c0,第一次事务t1的提交就会导致系统生成一个system
change
number(scn),这是数据库状态从c0转变成c1。执行第二个事务t2的时候数据库状态从t1变成t2,以此类推,执行第tn次事务的时候数据库状态由c(n-1)变成cn。
定义一致性主要有2个方面,一致读和一致写。
一致写:事务执行的数据变更只能基于上一个一致的状态,且只能体现在一个状态中。t(n)的变更结果只能基于c(n-1),c(n-2),
...c(1)状态,且只能体现在c(n)状态中。也就是说,一个状态只能有一个事务变更数据,不允许有2个或者2个以上事务在一个状态中变更数据。至于具体一致写基于哪个状态,需要判断t(n)事务是否和t(n-1),t(n-2),...t(1)有依赖关系。
一致读:事务读取数据只能从一个状态中读取,不能从2个或者2个以上状态读取。也就是t(n)只能从c(n-1),c(n-2)...
c(1)中的一个状态读取数据,不能一部分数据读取自c(n-1),而另一部分数据读取自c(n-2)。
摆事实
一致写:
定义100个事务t(1)...t(100)实现相同的逻辑
update
table
set
i=i+1,i的初始值是0,那么并发执行这100个事务之后i的值是多少?可能很容易想到是100。那么怎么从一致性角度去理解呢?
数据库随机调度到t(50)执行,此时数据库状态是c(0),而其它事务都和t(50)有依赖关系,根据写一致性原理,其它事务必须等到t(50)执行完毕后数据库状态变为c(1)才可以执行。因此数据库利用锁机制阻塞其它事务的执行。直到t(50)执行完毕,数据库状态从c(0)迁移到c(1)。数据库唤醒其它事务后随机调度到t(89)执行,以此类推直到所有事务调度执行完毕,数据库状态最终变为c(100)。
一致读:
还是上面的例子,假设t(1)...t(100)顺序执行,在不同的时机执行select
i
from
table,我们看到i的值是什么?
1.
t(1)的执行过程中。数据库状态尚未迁移,读到的i=0
2.
t(1)执行完毕,t(2)的执行过程中,数据库状态迁移至c(1),读到的i=1
⑦ 同时写文件和数据库,如何保证数据一致性
1.计算文件 md5 ;
2.记日志(比如某张表中插入一条记录包含 md5, filepath ;或者日志文件 -> md5 为文件名,内容 filepath );
----优化
思考:
考虑到zookeeper的数据一致性原理,有个机制是3PC, paxos算法
leader 选举,server 接受leader 的 事务请求,给予响应,leader 接收到大多数的成功响应,再次给server发送事物提交请求,同时告诉client,事物ok
这是对多节点的一个事物操作,而题目是对单节点的一个事物的操作,事物分为多个步骤。
⑧ Redis 如何保持和 MySQL 数据一致
redis在启动之后,从数据库加载数据。
读请求:
不要求强一致性的读请求,走redis,要求强一致性的直接从mysql读取
写请求:
数据首先都写到数据库,之后更新redis(先写redis再写mysql,如果写入失败事务回滚会造成redis中存在脏数据)
在并发不高的情况下,读操作优先读取redis,不存在的话就去访问MySQL,并把读到的数据写回Redis中;写操作的话,直接写MySQL,成功后再写入Redis(可以在MySQL端定义CRUD触发器,在触发CRUD操作后写数据到Redis,也可以在Redis端解析binlog,再做相应的操作)
在并发高的情况下,读操作和上面一样,写操作是异步写,写入Redis后直接返回,然后定期写入MySQL
1.当更新数据时,如更新某商品的库存,当前商品的库存是100,现在要更新为99,先更新数据库更改成99,然后删除缓存,发现删除缓存失败了,这意味着数据库存的是99,而缓存是100,这导致数据库和缓存不一致。
解决方法:
这种情况应该是先删除缓存,然后在更新数据库,如果删除缓存失败,那就不要更新数据库,如果说删除缓存成功,而更新数据库失败,那查询的时候只是从数据库里查了旧的数据而已,这样就能保持数据库与缓存的一致性。
2.在高并发的情况下,如果当删除完缓存的时候,这时去更新数据库,但还没有更新完,另外一个请求来查询数据,发现缓存里没有,就去数据库里查,还是以上面商品库存为例,如果数据库中产品的库存是100,那么查询到的库存是100,然后插入缓存,插入完缓存后,原来那个更新数据库的线程把数据库更新为了99,导致数据库与缓存不一致的情况
解决方法:
遇到这种情况,可以用队列的去解决这个问,创建几个队列,如20个,根据商品的ID去做hash值,然后对队列个数取摸,当有数据更新请求时,先把它丢到队列里去,当更新完后在从队列里去除,如果在更新的过程中,遇到以上场景,先去缓存里看下有没有数据,如果没有,可以先去队列里看是否有相同商品ID在做更新,如果有也把查询的请求发送到队列里去,然后同步等待缓存更新完成。
这里有一个优化点,如果发现队列里有一个查询请求了,那么就不要放新的查询操作进去了,用一个while(true)循环去查询缓存,循环个200MS左右,如果缓存里还没有则直接取数据库的旧数据,一般情况下是可以取到的。
1、读请求时长阻塞
由于读请求进行了非常轻度的异步化,所以一定要注意读超时的问题,每个读请求必须在超时间内返回,该解决方案最大的风险在于可能数据更新很频繁,导致队列中挤压了大量的更新操作在里面,然后读请求会发生大量的超时,最后导致大量的请求直接走数据库,像遇到这种情况,一般要做好足够的压力测试,如果压力过大,需要根据实际情况添加机器。
2、请求并发量过高
这里还是要做好压力测试,多模拟真实场景,并发量在最高的时候QPS多少,扛不住就要多加机器,还有就是做好读写比例是多少
3、多服务实例部署的请求路由
可能这个服务部署了多个实例,那么必须保证说,执行数据更新操作,以及执行缓存更新操作的请求,都通过nginx服务器路由到相同的服务实例上
4、热点商品的路由问题,导致请求的倾斜
某些商品的读请求特别高,全部打到了相同的机器的相同丢列里了,可能造成某台服务器压力过大,因为只有在商品数据更新的时候才会清空缓存,然后才会导致读写并发,所以更新频率不是太高的话,这个问题的影响并不是很大,但是确实有可能某些服务器的负载会高一些。
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⑨ 数据库读写分离如何保证主从一致性
当我们的数据库压力主键变大的时候,我们会尝试增加一些从节点来分摊主节点的查询压力。而一般来说,我们是用一主多从的结构来作为读写分离的基本结构。
而一般来说我们有两种常用的方法来实现读且分离架构:
客户端直接分离
这种方式是由客户端,或者我们的微服务直接进行数据库的读写选择。将读库选择路由到主库上进行,将查询路由到从主库上进行。
这种方式的优点在于因为是直连所以性能比较高,但是需要由业务团队了解数据库的实例细节,当数据库做调整的时候就需要业务侧同步改造。
使用数据中间件代理
这种方式是由一层代理层对数据的读写做分发,业务层将所有的请求都通过代理来实现。
这种方式的优点在于对于业务层不需要感知到数据库的存在,但问题在于数据中间件的性能要求较高,还需要专人来进行优化和维护,整体架构较为复杂。
但是我们发现,尽管这两种方式各有优劣。但核心都是通过数据的写入、查询请求的路由而实现的,那么这就会引发标题的问题:
主备同步存在延迟,所以在延迟时间内对插入的内容进行查询则无法查询到最新提交的事务。
那么如何保证主从一致性的问题,其实就变成了如何处理主从延迟的问题。
根据项目的大小,团队的规模以及主机的部署模式。我们处理问题的方法也有很多种。
最简单强硬的就是强制读主库。
一般情况下我们在不同的查询中会有不同程度的一致性要求。我们可以将需要保证数据一致性的请求配置强制查询主库,而对于无强依赖的查询请求仍然查询备库。
尽管这个方案不是很优雅,但是是最简单实现的方法,并且在Spring等框架的支持下一般只需要加一个注解就能实现。但这个方法的问题也是显而易见的,如果存在大量的强一致性要求的查询语句,则相当于没有进行读写分离与扩展。那么这种方法就会导致系统在数据库层面没有有效的扩展手段了。
由于问题产生的来源是主从延迟,所以在下一次查询的时候进行一段时间的等待以弥补这种延迟即可。
所以在进行主库的数据插入之后,让数据库数据连接或者对应的执行线程等待一段时间后返回。通过等待时间来消化掉主从备份的延迟时间。但是这个方法也有一些问题比如:这个等待时间一般是固定的,即便主从已经无延迟了也会继续等待到时间结束;如果在服务高峰时期,有可能数据在等待时间结束后仍然没有完成同步则仍然会存在一致性问题。
但这种方法优雅的地方是可以配合业务来进行实现,举例来说当用户下单之后,通过下单送卷或者下单抽奖的方式从前端拖住用户,从而当用户在一次连续操作中再次查询自己订单的时候中间必然会间隔一定时间,也就让需要再次查询数据的时候保证了数据的一致性。
上述两种方案看起来可能不那么“技术”,感觉有点投机取巧。那么下面咱们可以分两种情况来讨论用更高技术的方法如何实现一致性。
对于主从复制来说,是当主库完成一个事务后,通知给从库,当从库接受到后,则主库完成返回客户端。所以当主库完成事务后,仅能确保从库已经接受到了,但是不能保证从库执行完成,也就是导致了主从备份延迟。
但是从库执行数据是有进度的,而这个进度是可以通过show slave status语句中的seconds_behind_master来进行描述,这个参数描述从库落后了主库数据多少秒,当这个参数为0时,我们可以认为从库和主库已经基本上没有延迟了,那么这时候就可以查询请求。
但seconds_behind_master是秒级的,所以只能大概地判断,由于精度较低,所以还是可能出现不一致的情况。
如果要求精准执行的话,我们可以比较同步文件的执行记录,具体来说是:
所以当Relay_Master_Log_File和Exec_Master_Log_Pos和其一致的时候,就说明从库的已执行数据已经追上主库了,那么这时就可以说保证了主从一致性了
但是比较同步文件的执行记录方法的问题在于,如果当前的这个事务的binlog尚未传入到从库,即Master_Log_File和Read_Master_Log_Pos未更新,也就无法保证从库已经包含最新的主库事务了。
而为了保证在一主一备的情况下,从库里一定接受到数据了,也就是Master_Log_File和Read_Master_Log_Pos中的数据是和主库一致的,我们可以开启semi-sync replication半同步复制。
半同步复制的原理是在主库提交事务前先将binlog发送给从库,然后当从库接受后返回一个应答,主库只有在接受到这个应答之后才返回事务执行完成。这样就可以保证从库的Master_Log_File和Read_Master_Log_Pos与主库是一致的,从而解决了主从一致的问题。
半同步复制可以解决一主一备的情况,但是当一主多备的时候,只要主库接受到一个从库的应答,就会返回事务执行完成。而这时当请求打到未完成同步的从库上时就会发生主从延迟。
所以针对一主多备的情况,我们可以将目光集中在执行查询的从库上,即确保 我们即将查询的备库已经执行了我们预期的事务。 那么我们的问题就变成两部分:1. 确认主库事务,2. 查询数据条件。
确认主库事务
当我们提交完一个事务后,可以通过执行show master status来得到主库中的数据事务文件(File)和位置记录(Position)。
查询数据条件
当我们要查询从库数据的时候,我们可以通过语句select master_pos_wait(File, Position, 1);来查询当前是否已经执行到了该记录(当返回值>=0的时候说明已经执行过了)。其中最后的数字1表示阻塞时长。
通过先确认主库事务记录,再判确认备库是否已经执行了了主库对应的事务。
但是可以发现,这种方法要求查询的时候知道主库的事务信息,对场景有很大的限制。
主从一致的问题源自主从延迟,所以我们就是从如何消除延迟来解决问题。简单点的方案我们可以不走备库、或者直接等待一段时间来忽略延迟的影响。在一主一备的情况下我们可以粗力度的用seconds_behind_master来判断或者用Relay_Master_Log_File和Exec_Master_Log_Pos来判断。而当一主多从的情况下我们则需要在查询前传入主库执行的事务记录才能保证数据一致性。
可以看出,当数据规模和部署方式变更的时候,好的解决方案将会越来越多。我认为根据实际业务情况选择最合适的方法才是最重要的。
⑩ 如何验证主从数据库数据内容一致
用 pt-table-checksum 时,会不会影响业务性能?
实验
实验开始前,给大家分享一个小经验:任何性能评估,不要相信别人的评测结果,要在自己的环境上测试,并(大概)知晓原理。
我们先建一对主从:
之后工具获取了一个数据块的 checksum,这个数据块不大,如果跟业务流量有冲突,会马上出发 innodb 的锁超时,立刻退让。
以上是 pt-table-checksum 的一些设计,可以看到这几处都是精心维护了业务流量不受影响。
工具还设计了其他的一些机制保障业务流量,比如参数 --max-load 和 --pause-file 等,还有精心设计的数据块划分方法,索引选择方法等。大家根据自己的情况配合使用即可达到很好的效果。
总结
本期我们介绍了简单分析 pt-table-checksum 是否会影响业务流量,坊间会流传工具的各种参数建议或者不建议使用,算命的情况比较多,大家都可以用简单的实验来分析其中机制。
还是那个观点,性能测试不能相信道听途说,得通过实验去分析。