今天分享一下以前入職現(xiàn)在公司第一次發(fā)布項(xiàng)目遇到的一個(gè)問題，一個(gè)數(shù)據(jù)庫讀寫分離的坑。

前言

事情是這樣的，剛?cè)肼毜臅r(shí)候接到了這樣的一個(gè)業(yè)務(wù)需求：

每個(gè)支付通道支付失敗的時(shí)候都會(huì)返回特定的錯(cuò)誤碼，業(yè)務(wù)內(nèi)部需要將通道特定的錯(cuò)誤碼轉(zhuǎn)義成內(nèi)部的錯(cuò)誤碼，這樣對(duì)外就可以統(tǒng)一返回我們自己的錯(cuò)誤碼。

這個(gè)需求其實(shí)不難，當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)架構(gòu)如下：

新增規(guī)則的流程簡單分為三步：

1.  業(yè)務(wù)人員通過管理后臺(tái)新增映射規(guī)則
2.  數(shù)據(jù)庫新增、修改這條映射規(guī)則
3.  刪除緩存

這里之所以增加緩存，是因?yàn)檫@個(gè)場景每次支付都需要使用，使用緩存可以避免每次都去數(shù)據(jù)庫讀取，增加讀取速度。

后續(xù)支付請(qǐng)求業(yè)務(wù)流程如下：

數(shù)據(jù)庫讀寫分離-用戶操作

當(dāng)緩存內(nèi)映射規(guī)則不存在的時(shí)候，將會(huì)查詢數(shù)據(jù)庫，然后加載到緩存中。如果緩存內(nèi)映射規(guī)則已存在，將會(huì)直接使用緩存內(nèi)映射規(guī)則。

這個(gè)業(yè)務(wù)流程其實(shí)比較簡單，當(dāng)時(shí)在測試環(huán)境測試也沒問題，后續(xù)發(fā)布線上環(huán)境的卻碰到奇怪的問題。

「新增規(guī)則之后，一段時(shí)間內(nèi)，映射規(guī)則并沒有生效。查看日志發(fā)現(xiàn)，查詢數(shù)據(jù)庫的時(shí)候，沒有數(shù)據(jù)?！?/p>

這就很奇怪了，日志顯示新增是成功，但是查詢卻沒有數(shù)據(jù)。但是過了一段時(shí)間，再次查詢卻又有了數(shù)據(jù)。

走查了下代碼，發(fā)現(xiàn)并沒有什么問題，第二天上班的時(shí)候請(qǐng)教了一下同事，才知道問題的原因：

原來線上的數(shù)據(jù)庫采用主從架構(gòu)，數(shù)據(jù)讀寫分離，數(shù)據(jù)查詢走的是從庫。數(shù)據(jù)寫入都是直接操作主庫，后續(xù)再同步到從庫。

「由于數(shù)據(jù)庫同步存在延時(shí)，這就導(dǎo)致數(shù)據(jù)同步的這段時(shí)間，主從數(shù)據(jù)將會(huì)不一致，從庫無法查詢到最新的數(shù)據(jù)?！?/p>

如果你之前的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)架構(gòu)是單庫或者主備結(jié)構(gòu)，當(dāng)你第一次轉(zhuǎn)到數(shù)據(jù)讀寫分離架構(gòu)，這個(gè)坑大概率也會(huì)踩到。

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數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)架構(gòu)發(fā)展

下面我們首先了解一下數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)架構(gòu)，最后再來看下如何解決主從同步延時(shí)的導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致。

主備架構(gòu)

業(yè)務(wù)發(fā)展的前期，數(shù)據(jù)訪問量小，這時(shí)我們可以直接采用單庫的架構(gòu)。

不過我們一般不使用的上面的架構(gòu)，因?yàn)榇嬖趩吸c(diǎn)的問題。若數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)故障，這段期間業(yè)務(wù)將會(huì)不可用。我們除了等待重啟，其他沒什么解決辦法。

所以我們會(huì)增加一個(gè)備庫，實(shí)時(shí)同步主庫的數(shù)據(jù)。

主備架構(gòu)

一旦「主庫」出了故障，通過人工的方式，手動(dòng)的將「主機(jī)」踢下線，將「備機(jī)」改為「主機(jī)」來繼續(xù)提供服務(wù)。

這種架構(gòu)，部署維護(hù)簡單，業(yè)務(wù)開發(fā)也無需任何改造。

不過缺點(diǎn)也很明顯，備庫只有在主庫有問題的時(shí)候才會(huì)被啟用，存在一定的資源浪費(fèi)的情況。

主從架構(gòu)

隨著業(yè)務(wù)發(fā)展，請(qǐng)求量不斷變大，數(shù)據(jù)量也不斷變大，業(yè)務(wù)變得更加復(fù)雜，很快數(shù)據(jù)將會(huì)到達(dá)瓶頸。

由于大多數(shù)業(yè)務(wù)都是讀多寫少，所以數(shù)據(jù)庫讀的最容易成為系統(tǒng)瓶頸。

這時(shí)候我們可以提高讀的性能，這時(shí)我們的可以采用的方案，增加從實(shí)例，主從同步，數(shù)據(jù)讀寫分離。

可以看到這個(gè)架構(gòu)與主備沒什么區(qū)別，主要區(qū)別在于主從架構(gòu)下，從庫與主庫一樣，時(shí)刻需要干活，主庫提供寫服務(wù)，從庫只提供讀服務(wù)。

如果后續(xù)讀的壓力還是太大，我們還可以增加從庫的數(shù)量，水平擴(kuò)充讀的能力。

雖然主從架構(gòu)幫我們解決讀的瓶頸，但是由于主從之間需要數(shù)據(jù)同步，這天然就存在一定延時(shí)。

在這延時(shí)窗口期內(nèi)，從庫的讀只能讀到一個(gè)舊數(shù)據(jù)，這也是上面案例問題的真正的原因。

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接下來我們來看下有什么辦法可以優(yōu)化這種情況。

主從延時(shí)解決辦法

忍受大法

第一種解決辦法，很簡單，無他，不管他，沒有讀到也沒事。這時(shí)業(yè)務(wù)不需要任何改造，你好，我好，她也好~

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如果業(yè)務(wù)對(duì)于數(shù)據(jù)一致性要求不高，我們就可以采用這種方案。

數(shù)據(jù)同步寫方案

主從數(shù)據(jù)同步方案，一般都是采用的異步方式同步給備庫。

我們可以將其修改為同步方案，主從同步完成，主庫上的寫才能返回。

 

 

1.  業(yè)務(wù)系統(tǒng)發(fā)起寫操作，數(shù)據(jù)寫主庫
2.  寫請(qǐng)求需要等待主從同步完成才能返回
3.  數(shù)據(jù)讀從庫，主從同步完成就能讀到最新數(shù)據(jù)

這種方案，我們只需要修改數(shù)據(jù)庫之間同步配置即可，業(yè)務(wù)層無需修改，相對(duì)簡單。

「不過，由于主庫寫需要等待主從完成，寫請(qǐng)求的時(shí)延將會(huì)增加，吞吐量將會(huì)降低。」

這一點(diǎn)對(duì)于現(xiàn)在在線業(yè)務(wù)，可能無法接受。

選擇性強(qiáng)制讀主

對(duì)于需要強(qiáng)一致的場景，我們可以將其的讀請(qǐng)求都操作主庫，這樣「讀寫都在主庫」，就沒有不一致的情況。

這種方案業(yè)務(wù)層需要改造一下，將其強(qiáng)制性讀主，相對(duì)改造難度較低。

不過這種方案相對(duì)于浪費(fèi)了另一個(gè)數(shù)據(jù)庫，增加主庫的壓力。

中間件選擇路由法

這種方案需要使用一個(gè)中間件，所有數(shù)據(jù)庫操作都先發(fā)到中間件，由中間件再分發(fā)到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。

這時(shí)流程如下：

1.  寫請(qǐng)求，中間件將會(huì)發(fā)到主庫，同時(shí)記錄一下此時(shí)寫請(qǐng)求的 key（操作表加主鍵等）
2.   讀請(qǐng)求，如果此時(shí) key 存在，將會(huì)路由到主庫
3.  一定時(shí)間后（經(jīng)驗(yàn)值），中間件認(rèn)為主從同步完成，刪除這個(gè) key，后續(xù)讀將會(huì)讀從庫

這種方案，可以保持?jǐn)?shù)據(jù)讀寫的一致。

但是系統(tǒng)架構(gòu)增加了一個(gè)中間件，整體復(fù)雜度變高，業(yè)務(wù)開發(fā)也變得復(fù)雜，學(xué)習(xí)成本也比較高。

緩存路由大法

這種方案與中間件的方案流程比較類似，不過改造成本相對(duì)較低，不需要增加任何中間件。

這時(shí)流程如下:

1.  寫請(qǐng)求發(fā)往主庫，同時(shí)緩存記錄操作的 key，緩存的失效時(shí)間設(shè)置為主從的延時(shí)
2.  讀請(qǐng)求首先判斷緩存是否存在
   
   1.   若存在，代表剛發(fā)生過寫操作，讀請(qǐng)求操作主庫
   2.   若不存在，代表近期沒發(fā)生寫操作，讀請(qǐng)求操作從庫

這種方案相對(duì)中間件的方案成本較低，但是呢我們此時(shí)又引入一個(gè)緩存組件，所有讀寫之間就又多了一步緩存操作。

總結(jié)

我們引入主從架構(gòu)，數(shù)據(jù)讀寫分離，目的是為了解決業(yè)務(wù)快速發(fā)展,請(qǐng)求量變大，并發(fā)量變大，從而引發(fā)的數(shù)據(jù)庫的讀瓶頸。

不過當(dāng)引入新一個(gè)架構(gòu)解決問題時(shí)，勢必會(huì)帶來另外一個(gè)問題，數(shù)據(jù)庫讀寫分離之后，主從延遲從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致的情況。，

為了解決主從延遲，數(shù)據(jù)不一致的情況，我們可以采用以下這幾種方案：

1.  忍受大法
2.  數(shù)據(jù)庫同步寫方案
3.  選擇性強(qiáng)制讀主
4.  中間件選擇路由法
5.  緩存路由大法

上面的方案都有各自的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)然也有相應(yīng)的缺點(diǎn)，我們需要根據(jù)自己的業(yè)務(wù)情況，選擇相應(yīng)的解決方案。