memcached使用中的竞争条件

来源：互联网发布：java case switch 编辑：程序博客网时间：2024/04/30 18:28

原贴:http://www.robinlu.com/blog/archives/166

在通过ruby的memcached-client使用memcached的过程中，遇到一些问题，数据更新时清除了缓存，缓存重建的时候却仍然是老数据，在并发密集的情况下更容易出现。研究了一下，类似这样典型的memcache使用方法：

Controller里：

...
def foo_action
  ...
  unless d = Cache.get("key")
    d = Data.find(...)
    Cache.put("key", d)
  end
  ...
end
...

Model里

...
def after_save
   ...
   Cache.delete("key")
   ...
end
...

存在下面的竞争条件(race condition)：

存在两个rails应用实例（比如两个并发的mongrel）A和B,

memcached清除过期缓存c。
实例A运行foo_action,发现缓存c不存在（Cache.get失败)，读取数据d。
实例B更新数据d’,清除过期缓存c（Cache.delete）。
实例A保存缓存c(Cache.put)，其中的数据是老数据d。

这时，再有数据访问缓存c的时候，c已经存在，到下一次缓存c被清除前，这个缓存都是存在问题的过期数据。不难看出，即使将第三步中的清除过期缓存c改成更新缓存c，c仍然会被实例A在第四步覆盖。

其实，memcached为了避免这种竞争条件，提供了一些便利的原子操作(参看memcached protocol):

“add” means “store this data, but only if the server *doesn’t* already
hold data for this key”.

“cas” is a check and set operation which means “store this data but
only if no one else has updated since I last fetched it.”

将第三步中的“清除过期缓存c”变成“用memcachedset方法（也就是memcached-client中的Cache.put）来更新缓存c”，然后在第四步中始终用add方法来更新缓存c，就可以解决问题。也就是说，在能够确认数据是最新的地方，比如aftersave中，不采用Cache.delete，而直接用Cache.put来更新缓存，在不能确认是否是最新数据的其它地方，只使用Cache.add，就能保证过期数据不会在race condition下覆盖新数据。（更新：无论是Cache.delete还是Cache.put，放在after_save中仍然有问题，会因为activerecord的built-in transaction而破坏了数据的完整性，具体参见再谈rails缓存机制的问题)

memcached-client从1.4.0起才开始支持add方法，目前还不支持cas方法。不过add方法已经能够解决不少竞争条件了。如果你也有类似的问题，升级memcached-client，修改缓存更新策略吧。

有8 条关于 “memcached使用中的竞争条件”的留言

CaiwangqinOctober 27th, 2007 17:43
Thanks for sharing.
好文推荐程字(20071112)号 » 不合格的程序员November 12th, 2007 20:20
[...] - memcached使用中的竞争条件 » 石锅拌饭 | 互联网 Mac & 软件开发，累计共2个收藏 ror中解决memcached缓存无法及时更新的问题。cas(clear and set) [...]
adouNovember 29th, 2007 00:37
大多数情况把取数据时候生成缓存的set改成add应该就够了
修改或删除数据时如果需要set的话又得去获取一次完整的缓存数据直接delete 等取数据的时候再生成好了
这样应该会简单些
当然如果能很方便得到完整的需要缓存的数据在修改后直接set更好那样可以直接让下次被访问时就直接从缓存取数据
Robin LuNovember 29th, 2007 08:42
楼上，请仔细阅读我的原文，你就能理解为什么不能在取数据的时候再生成。
直接把set改成add是不能解决问题的，除非你在add的时候能够确认你使用的是新数据，否则可能会把事情搞得更糟糕。
adouNovember 29th, 2007 12:06
嗯有竞争的时候确实是会有问题但是可能被查询到的数据有上亿条并且有各种组合不可能把它们全部放进缓存现在只是当个别被访问到的时候才进行缓存然后设置一个过期时间如果不在取数据的时候生成缓存有什么好方法吗不吝赐教
adouNovember 29th, 2007 13:12
设置缓存的时候数据是从master而不是slave数据库取基本能保证数据是新的在取出数据到设置缓存这一瞬间如果有并发的写确实会有问题
Robin LuNovember 29th, 2007 14:45
对于你上面提到的情况，如果数据更新相对频繁，对展示准确性要求不是十分严格的情况下，可以通过缩短缓存过期时间来缓解这个问题。如果对数据一致性要求非常严格，可以配合cas方法来解决。cas方法为数据添加了“版本”信息，能解决更多的竞争问题。
目前ruby的memcached-client没有实现cas方法，需要自己实现。
再谈rails缓存机制的问题 » 石锅拌饭 | 互联网 Mac & 软件开发January 31st, 2008 19:54
[...]我们首先怀疑是出现了类似“memcached使用中的竞争条件”中提到的问题，于是在缓存清除和创建的地方分别添加日志。结果很让我们吃惊，在after_save里用find取出的数据的确是新的，创建缓存的时间明显晚于after_save被调用的时间，但用同样的方法取出的数据却是旧的。[...]