Redis--大部分人不知道的缓存击穿与缓存设置顺序的操蛋事

一、关于缓存设置顺序：

cache，在web设计中经常用，大家也都会知道设置cache可以提高系统的响应速度，在做这个cache的时候，不知道为什么，很多人的流程都是：读取数据时，先从cache中读取数据，获取不到再去DB中获取，再将数据设置到cache中；更新数据时，先更新DB，成功之后再更新cache。在这里看似简单并没有什么问题，但是实际上，DB和cache理应是一个事务操作，要么同时失败，要么同时成功。
所以，往往会有以下的错误：

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错误操作1：更新DB，同时写入cache 
eg：进程A写了cache，此时进程B打断了A，又写cache，并写了DB，再次轮到进程A继续写DB，
此时会导致，cache中保存的是B写入的数据，而DB中保存了A写入的数据，最终数据不一致，而且
这个cache一直都是脏数据，如果此时不断有进程来读取，都是存在的cache脏数据；同理，如果先
写DB，在写cache，一样存在可能被打断，最终导致cache是脏数据的问题

错误操作2，先删除cache，再更新DB，高并发时可能出现的问题：
eg：进程A先删除了cache，此时进程B打断A，则从DB中读取旧数据，并设置到了cache，再回来
进程A更新DB，那么从这里开始，接下去所有的读请求，都是旧cache，而且一直都是脏数据

正确的做法应该是：
1、读：先从DB读取之后，再写到cache中
2、更新：先更新 DB 中的数据，再删除 cache （必须是删除，而不是更新cache）
但是，这样一样不能保证不出错
eg：A进程读DB，B进程打断A，进行DB的更新，删除cache，再回来A进程写入到cache，一样
cache中是旧数据，而且一直是脏数据，但是，读数据库操作很快，写数据库操作比较慢，让一个慢
的操作打断快的相对概率比较低，所以采用这种方式，至于这里为什么是删除cache，而不是更新
cache，那是因为，如果A进程更新DB，此时B进程更新DB，同时更新cache，A进程再回来更新
cache，将会导致cache中的是脏数据

下面用代码来实现看看

def worker_read_type1(write_flag, user_workid):
        ''先从cache中读，获取不到，再从DB读取之后，再写到cache中''
        num = 0
        err_num = 0
        while True:
                redis_key = 't_users:'+str(user_workid)
                user_name = redis_db.get(redis_key)
                if not user_name:
                        sql = "select user_workid, user_name from t_users where user_workid={user_workid} limit 1".format(user_workid=user_workid)
                        data = MySQL_extract_db.query_one_dict(sql=sql)
                        user_name = data.get('user_name', '')
                        redis_db.set(redis_key, user_name)
                num += 1
                if len(write_flag):
                        if user_name != write_flag[0]:
                                err_num += 1
                                print '出现不一致--user_name:{}---write_flag:{}, errpercent: err_num/num={}'.format(user_name, write_flag[0], str(float(err_num*100)/num)+'%')
                time.sleep(0.01)

    def worker_update_type1(write_flag, user_workid, user_name):
        "'先更新DB，然后更新cache'''
        while True:
                sql = "update t_users set user_name='{user_name}' where user_workid={user_workid} ".format(user_name=user_name, user_workid=user_workid)
                res = mysql_extract_db.execute_commit(sql=sql)
                write_flag[0] = user_name  #写入数据库后的值
                if res:
                        redis_key = 't_users:'+str(user_workid)
                        redis_db.set(redis_key, user_name)  #再更新cache
                time.sleep(0.01)

def worker_update_type2(write_flag, user_workid, user_name):
        ''
        先更新cache，再更新DB
        ''
        while True:
                redis_key = 't_users:'+str(user_workid)
                redis_db.set(redis_key, user_name)  #更新缓存
                sql = "update t_users set user_name='{user_name}' where user_workid={user_workid} ".format(user_name=user_name, user_workid=user_workid)
                res = mysql_extract_db.execute_commit(sql=sql)
                write_flag[0] = user_name  #写入数据库后的值
                time.sleep(0.01)

def worker_update_type3(write_flag, user_workid, user_name):
        ''
        先删除cache，再更新DB
        ''
        while True:
                redis_key = 't_users:'+str(user_workid)
                redis_db.delete(redis_key)  #删除缓存
                sql = "update t_users set user_name='{user_name}' where user_workid={user_workid} ".format(user_name=user_name, user_workid=user_workid)
                res = mysql_extract_db.execute_commit(sql=sql)
                write_flag[0] = user_name  #写入数据库后的值
                time.sleep(0.01)

def worker_update_type4(write_flag, user_workid, user_name):
        ''
        先更新DB，再删除cache
        ''
        while True:
                begin = time.time()
                sql = "update t_users set user_name='{user_name}' where user_workid={user_workid} ".format(user_name=user_name, user_workid=user_workid)
                res = mysql_extract_db.execute_commit(sql=sql)
                write_flag[0] = user_name  #写入数据库后的值
                if res:
                        redis_key = 't_users:'+str(user_workid)
                        redis_db.delete(redis_key)  #删除缓存
                time.sleep(0.01)

def test_check_run(read_nump=1, wri_nump=2, readfunc=None, wrifunc=None):
        "运行测试"
        write_flag = Manager().list()
        write_flag.append('1')
        for i in range(0, wri_nump):
                    p_write = Process(target=wrifunc, args=(write_flag, 2633,'RobotZhu'+str(random.randrange(1, 10000000))))
                p_write.start()
        for i in range(0, read_nump):
                p_read = Process(target=readfunc, args=(write_flag, 2633, ))
                p_read.start()
        print 'p is running'
        while True:
                pass            

#下面运行测试看看，一般来说，系统的读请求远远大于写请求，这里100个进程读，2个进程写
test_check_run(read_nump=100, wri_nump=2, readfunc=worker_read_type1, wrifunc=worker_update_type1)  #先更新DB，再更新cache，多进程写有问题
出现不一致--user_name:RobotZhu2038562---write_flag:RobotZhu669457, errpercent: err_num/num=11.4285714286%  出现数据不一致的情况概率是11.5%左右
test_check_run(read_nump=100, wri_nump=2, readfunc=worker_read_type1, wrifunc=worker_update_type2)  #先更新cache，再更新DB，多进程写有问题
出现不一致--user_name:RobotZhu4607997---write_flag:RobotZhu8633737, errpercent: err_num/num=53.8461538462% 出现数据不一致的情况概率是50%左右
test_check_run(read_nump=100, wri_nump=2, readfunc=worker_read_type1, wrifunc=worker_update_type3)  #先删除cache，再更新DB，读进程打断写进程时有严重问题
出现不一致--user_name:RobotZhu2034159---write_flag:RobotZhu4882794, errpercent: err_num/num=23.9436619718%  不一致概率20%多
test_check_run(read_nump=100, wri_nump=2, readfunc=worker_read_type1, wrifunc=worker_update_type4)  #先更新DB，再删除cache，写进程打断读进程是有问题
出现不一致--user_name:RobotZhu1536990---write_flag:RobotZhu1536990, errpercent: err_num/num=7.69230769231%  数据不一致概率7%左右，所以这个比较好

二、缓存“击穿”处理：

一个设置了过期时间的cache，在它过期那一刻，大量的并发请求会直连DB，DB负载过重问题。

解决办法：
1、当获取数据发现为空时，说明cache过期了，此时不马上连接DB，而是类似redis中的SETNX语
法，设置一个tempkey=1，如果这个tempkey存在，则设置失败，不存在则设置成功， 设置成功，则
进行DB读取数据，写入cache，否则延时30s，再次重试读cache，可能就有数据了。为什么这么
做？因为多进程并发的时候，第一个发现cache失效了，设置了tempkey，进行DB读数据，其他进程
则因为无法设置tempkey而等待一会，再读数据。

代码示例：
def get_data(key=None):
  value = redis.get(key)
  if not value:
      #缓存失效
      if 1==redis.setnx(key+'tempkey', 1, 60):   #设置一个临时key，如果被其他进程设置过了，则设置失败，也就不会连接db
          value = db.query('select name from test')
          redis.set(key, value)
          redis.delete(key+'tempkey')
     else:
         time.sleep(10)
         get_data(key)  #递归重试，或许已经可以直接从cache中获取了
 else:
     return value