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golang框架如何解决缓存一致性？

WBOY

发布： 2024-07-12 14:48:02

原创

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golang 框架解决缓存一致性的常见方法包括：基于锁的方案：使用锁确保对缓存的独占访问。带有版本控制的方案：通过版本号比较来检测和更新缓存。基于通道的方案：利用通道在缓存副本之间通信，以保持同步。

golang框架如何解决缓存一致性？

Golang 框架如何解决缓存一致性

引言

缓存一致性是指在分布式系统中，确保多个缓存的副本保持最新且一致的状态。在 Golang 环境中，处理缓存一致性的有效框架至关重要。本文将探讨 Golang 框架用于解决缓存一致性的常见方法。

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基于锁的方案

一种常见的缓存一致性方法是使用锁。当需要修改缓存时，客户端将获取一个写锁。在获取锁后，客户端可以对缓存进行修改，并且其他客户端必须等待锁释放才能访问缓存。这种方法简单且有效，但它可能会导致争用和性能下降。

import (
    "sync"
    "time"
)

// 基于锁的缓存
type LockedCache struct {
    mux   sync.Mutex
    cache map[string]interface{}
}

// 获取缓存值
func (c *LockedCache) Get(key string) (interface{}, bool) {
    c.mux.Lock()
    defer c.mux.Unlock()
    val, ok := c.cache[key]
    return val, ok
}

// 设置缓存值
func (c *LockedCache) Set(key string, value interface{}) {
    c.mux.Lock()
    defer c.mux.Unlock()
    c.cache[key] = value
}

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带有版本控制的方案

另一种解决方案是使用版本控制。每个缓存条目都有一个版本号，当修改缓存时，版本号会增加。客户端在读取缓存时会同时获取其版本号。如果缓存已修改且版本号更高，则客户端将刷新本地副本。

import (
    "sync"
    "time"
)

// 带有版本控制的缓存
type VersionedCache struct {
    mux   sync.Mutex
    cache map[string]struct {
        value interface{}
        version int
    }
}

// 获取缓存值
func (c *VersionedCache) Get(key string) (interface{}, bool) {
    c.mux.Lock()
    defer c.mux.Unlock()
    val, ok := c.cache[key]
    return val.value, ok
}

// 设置缓存值
func (c *VersionedCache) Set(key string, value interface{}) {
    c.mux.Lock()
    defer c.mux.Unlock()
    c.cache[key] = struct {
        value  interface{}
        version int
    }{
        value: value,
        version: c.cache[key].version + 1,
    }
}

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基于通道的方案

基于通道的解决方案使用通道来在不同的缓存副本之间进行通信。当缓存被修改时，一个消息将被发送到通道上。其他缓存副本将监听该通道并更新自己。

import (
    "sync"
    "time"

    "github.com/golang/sync/errgroup"
)

// 基于通道的缓存
type ChannelCache struct {
    mux    sync.Mutex
    cache  map[string]interface{}
    events chan string
}

// 获取缓存值
func (c *ChannelCache) Get(key string) (interface{}, bool) {
    c.mux.Lock()
    defer c.mux.Unlock()
    val, ok := c.cache[key]
    return val, ok
}

// 设置缓存值
func (c *ChannelCache) Set(key string, value interface{}) {
    c.mux.Lock()
    defer c.mux.Unlock()
    c.cache[key] = value
    c.events <- key
}

// 监听缓存事件
func (c *ChannelCache) Listen(keys ...string) error {
    group := new(errgroup.Group)
    for _, key := range keys {
        key := key
        group.Go(func() error {
            for {
                select {
                case <-c.events:
                    c.mux.Lock()
                    delete(c.cache, key)
                    c.mux.Unlock()
                }
            }
        })
    }
    return group.Wait()
}

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实战案例

以下是一个 Golang 应用程序的简单示例，使用基于通道的缓存来存储用户会话数据：

package main

import (
    "context"
    "io"
    "log"
    "net/http"
    "sync"
    "time"

    "github.com/golang/sync/errgroup"

    "github.com/jackc/pgx/v4"
    "github.com/jackc/pgx/v4/pgxpool"
)

// 用户会话数据
type SessionData struct {
    UserID   int
    Username string
}

// 基于通道的缓存
type ChannelCache struct {
    sync.Mutex
    cache  map[string]SessionData
    events chan string
}

// 获取缓存值
func (c *ChannelCache) Get(key string) SessionData {
    c.Lock()
    defer c.Unlock()
    return c.cache[key]
}

// 设置缓存值
func (c *ChannelCache) Set(key string, value SessionData) {
    c.Lock()
    defer c.Unlock()
    c.cache[key] = value
    c.events <- key
}

// 数据库连接池
var dbPool *pgxpool.Pool

// 全局缓存
var cache = ChannelCache{
    cache:  make(map[string]SessionData),
    events: make(chan string),
}

func main() {
    // 初始化数据库连接池
    var err error
    dbPool, err = pgxpool.Connect(context.Background(), "postgres://postgres:mypassword@localhost:5432/mydb")
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }

    // 监听缓存事件
    go func() {
        for {
            select {
            case key := <-cache.events:
                var sessionData SessionData
                err := dbPool.QueryRow(context.Background(), "SELECT * FROM users WHERE username = $1", key).Scan(&sessionData.UserID, &sessionData.Username)
                if err != nil {
                    log.Printf("更新缓存错误: %v", err)
                    continue
                }
                cache.Set(key, sessionData)
            }
        }
    }()

    // HTTP 服务器
    http.HandleFunc("/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
        // 获取用户名

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