常見快取問題及解決方案

概念：

增加節點機器，效能沒有提公升反而下降了。以使用者為例：user-133-age,user-133-name,user-133-height ... n個ke，當伺服器增多的時候，133號使用者的資訊，也被更散落在更多的節點上，所以，同樣是訪問個人主頁，得到相同的個人資訊，節點越多，要連線的節點也越多，對於memecached的連線數，並沒有隨著節點的增多，而降低。於是出現了無底洞現象。nosql與傳統的rdbms並不是水火不容，兩者在某些設計上，是可以相互參考的，對於memcacede、redis這種kv儲存，key的設計，可以參考mysql中表/列的設計

解決方案：

概念：

訪問乙個不存在的key，快取不起作用，請求會穿透到db，流量大時db會掛掉。

解決方案：

採用布隆過濾器，使用乙個足夠大的bitmap，用於儲存可能訪問的key，不存在的key直接被過濾；

訪問key未在db查詢到值，也將空值寫進快取，但可以設定較短過期時間。

<?php
/** * author: sai
* date: 2019/5/17
* time: 14:10
* **來自網路，有改動
*/class bloomfilterhash
// var_dump(($hash % 0xffffffff) & 0xffffffff);die;
return ($hash % 0xffffffff) & 0xffffffff;
}/**
* 該雜湊演算法基於at＆t貝爾實驗室的peter j. weinberger的工作。
* aho sethi和ulman編寫的「編譯器（原理，技術和工具）」一書建議使用採用此特定演算法中的雜湊方法的雜湊函式。
*/public function pjwhash($string, $len = null)
$test = $hash & $highbits; if ($test != 0) 
// var_dump(($hash % 0xffffffff) & 0xffffffff);die;
return ($hash % 0xffffffff) & 0xffffffff;
}/**
* 類似於pjw hash功能，但針對32位處理器進行了調整。它是基於unix的系統上的widley使用雜湊函式。
*/public function elfhash($string, $len = null)
$hash &= ~$x;
}// var_dump(($hash % 0xffffffff) & 0xffffffff);die;
return ($hash % 0xffffffff) & 0xffffffff;
}/**
* 這個雜湊函式來自brian kernighan和dennis ritchie的書「the c programming language」。
* 它是乙個簡單的雜湊函式，使用一組奇怪的可能種子，它們都構成了31 .... 31 ... 31等模式，它似乎與djb雜湊函式非常相似。
*/public function bkdrhash($string, $len = null)
// var_dump(($hash % 0xffffffff) & 0xffffffff);die;
return ($hash % 0xffffffff) & 0xffffffff;
}/**
* 這是在開源sdbm專案中使用的首選演算法。
* 雜湊函式似乎對許多不同的資料集具有良好的總體分布。它似乎適用於資料集中元素的msb存在高差異的情況。
*/public function sdbmhash($string, $len = null)
// var_dump(($hash % 0xffffffff) & 0xffffffff);die;
return ($hash % 0xffffffff) & 0xffffffff;
}/**
* 由daniel j. bernstein教授製作的演算法，首先在usenet新聞組comp.lang.c上向世界展示。
* 它是有史以來發布的最有效的雜湊函式之一。
*/public function djbhash($string, $len = null)
var_dump(($hash % 0xffffffff) & 0xffffffff);die;
return ($hash % 0xffffffff) & 0xffffffff;
}/**
* donald e. knuth在「計算機程式設計藝術第3卷」中提出的演算法，主題是排序和搜尋第6.4章。
*/public function dekhash($string, $len = null)
// var_dump((int)($hash % 0xffffffff) & 0xffffffff);die;
return ($hash % 0xffffffff) & 0xffffffff;
}/**
* 參考 
*/public function fnvhash($string, $len = null)
// var_dump(($hash % 0xffffffff) & 0xffffffff);die;
return ($hash % 0xffffffff) & 0xffffffff;
}}/**
* 使用redis實現的布隆過濾器
*/abstract class bloomfilterredis
$this->hash = new bloomfilterhash;
$this->redis = self::getredis(); //假設這裡你已經連線好了
}public static function getredis()
/*** 新增到集合中
*/public function add($string)
return true;
}/**
* 查詢是否存在, 不存在的一定不存在, 存在有一定機率會誤判（hash衝突）
*/public function exists($string)
$res = $pipe->exec();
// var_dump($res);
foreach ($res as $bit) 
}return true;
}}/**
* 重複內容過濾器
* 該布隆過濾器總位數為2^32位, 判斷條數為2^30條. hash函式最優為3個.(能夠容忍最多的hash函式個數)
* * 注意, 在儲存的資料量到2^30條時候, 誤判率會急劇增加, 因此需要定時判斷過濾器中的位為1的的數量是否超過50%, 超過則需要清空.
*/class filterepeatedcomments extends bloomfilterredis
var_dump((new filterepeatedcomments())->add('abc')); //true
var_dump((new filterepeatedcomments())->add('bcd'));//true
var_dump((new filterepeatedcomments())->add('dfg'));//true
var_dump((new filterepeatedcomments())->exists('dfg'));//true
var_dump((new filterepeatedcomments())->exists('dgg'));//false

概念：

大量的key設定了相同的過期時間，導致在快取在同一時刻全部失效，造成瞬時db請求量大、壓力驟增，引起雪崩。

解決方案：

概念：

乙個存在的key，在快取過期的一刻，同時有大量的請求，這些請求都會擊穿到db，造成瞬時db請求量大、壓力驟增。

解決方案：

後台設定定時任務，主動地去更新快取資料。這種方案容易理解，但是當key比較分散的時候，操作起來還是比較複雜的。

分級快取。比如設定兩層快取保護層，1級快取失效時間短，2級快取失效時間長。有請求過來優先從1級快取中去查詢，如果在1級快取中沒有找到相應資料，則對該執行緒進行加鎖，這個執行緒再從資料庫中取到資料，更新至1級和2級快取。其他執行緒則直接從2級執行緒中獲取。

提供乙個攔截機制，內部維護一系列合法的key值。當請求的key不合法時，直接返回。

利用加鎖或者佇列方式避免過多請求同時對伺服器進行讀寫操作

概念：

當前 key 是乙個熱點 key( 例如乙個熱門的娛樂新聞），併發量非常大。重建快取不能在短時間完成，可能是乙個複雜計算，例如複雜的sql、多次 io、多個依賴等。

解決思路

解決方案：

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