原創 談談redis的熱key問題如何解決

2021-09-22 22:43:55 字數 3358 閱讀 5097

講了幾天的資料庫系列的文章,大家一定看煩了,其實還沒講完。。。(以下省略一萬字)。

今天我們換換口味,來寫redis方面的內容,談談熱key問題如何解決。

其實熱key問題說來也很簡單,就是瞬間有幾十萬的請求去訪問redis上某個固定的key,從而壓垮快取服務的情情況。

其實生活中也是有不少這樣的例子。比如xx明星結婚。那麼關於xx明星的key就會瞬間增大,就會出現熱資料問題。

ps:hot key和big key問題,大家一定要有所了解。

本文預計分為如下幾個部分

上面提到,所謂熱key問題就是,突然有幾十萬的請求去訪問redis上的某個特定key。那麼,這樣會造成流量過於集中,達到物理網絡卡上限,從而導致這台redis的伺服器宕機。

那接下來這個key的請求,就會直接懟到你的資料庫上,導致你的服務不可用。

方法一:憑藉業務經驗,進行預估哪些是熱key

其實這個方法還是挺有可行性的。比如某商品在做秒殺,那這個商品的key就可以判斷出是熱key。缺點很明顯,並非所有業務都能預估出哪些key是熱key。

方法二:在客戶端進行收集

這個方式就是在操作redis之前,加入一行**進行資料統計。那麼這個資料統計的方式有很多種,也可以是給外部的通訊系統傳送乙個通知資訊。缺點就是對客戶端**造成入侵。

方法三:在proxy層做收集

有些集群架構是下面這樣的,proxy可以是twemproxy,是統一的入口。可以在proxy層做收集上報,但是缺點很明顯,並非所有的redis集群架構都有proxy。

方法四:用redis自帶命令

(1)monitor命令,該命令可以實時抓取出redis伺服器接收到的命令,然後寫**統計出熱key是啥。當然,也有現成的分析工具可以給你使用,比如redis-faina。但是該命令在高併發的條件下,有記憶體增暴增的隱患,還會降低redis的效能。

(2)hotkeys引數,redis 4.0.3提供了redis-cli的熱點key發現功能,執行redis-cli時加上–hotkeys選項即可。但是該引數在執行的時候,如果key比較多,執行起來比較慢。

方法五:自己抓包評估

redis客戶端使用tcp協議與服務端進行互動,通訊協議採用的是resp。自己寫程式監聽埠,按照resp協議規則解析資料,進行分析。缺點就是開發成本高,維護困難,有丟包可能性。

以上五種方案,各有優缺點。根據自己業務場景進行抉擇即可。那麼發現熱key後,如何解決呢?

目前業內的方案有兩種

(1)利用二級快取

比如利用ehcache,或者乙個hashmap都可以。在你發現熱key以後,把熱key載入到系統的jvm中。

針對這種熱key請求,會直接從jvm中取,而不會走到redis層。

假設此時有十萬個針對同乙個key的請求過來,如果沒有本地快取,這十萬個請求就直接懟到同一臺redis上了。

現在假設,你的應用層有50臺機器,ok,你也有jvm快取了。這十萬個請求平均分散開來,每個機器有2000個請求,會從jvm中取到value值,然後返回資料。避免了十萬個請求懟到同一臺redis上的情形。

(2)備份熱key

這個方案也很簡單。不要讓key走到同一臺redis上不就行了。我們把這個key,在多個redis上都存乙份不就好了。接下來,有熱key請求進來的時候,我們就在有備份的redis上隨機選取一台,進行訪問取值,返回資料。

假設redis的集群數量為n,步驟如下圖所示

注:不一定是2n,你想取3n,4n都可以,看要求。

偽**如下

const m = n * 2

//生成隨機數

random = genrandom(0, m)

//構造備份新key

bakhotkey = hotkey + 「_」 + random

data = redis.get(bakhotkey)

if data == null

ok,其實看完上面的內容,大家可能會有乙個疑問。

煙哥,有辦法在專案執行過程中,自動發現熱key,然後程式自動處理麼?

嗯,好問題,那我們來講講業內怎麼做的。其實只有兩步

(1)監控熱key

(2)通知系統做處理

正巧,前幾天有讚出了一篇《有讚透明多級快取解決方案(tmc)》,裡頭也有提到熱點key問題,我們剛好藉此說明

(1)監控熱key

在監控熱key方面,有讚用的是方式二:在客戶端進行收集

在《有讚透明多級快取解決方案(tmc)》中有一句話提到

tmc 對原生jedis包的jedispool和jedis類做了改造,在jedispool初始化過程中整合tmc「熱點發現」+「本地快取」功能hermes-sdk包的初始化邏輯。

也就說人家改寫了jedis原生的jar包,加入了hermes-sdk包。

那hermes-sdk包用來幹嘛?

ok,就是做熱點發現本地快取

從監控的角度看,該包對於jedis-client的每次key值訪問請求,hermes-sdk 都會通過其通訊模組將key訪問事件非同步上報給hermes服務端集群,以便其根據上報資料進行「熱點探測」。

當然,這只是其中一種方式,有的公司在監控方面用的是方式五:自己抓包評估

具體是這麼做的,先利用flink搭建一套流式計算系統。然後自己寫乙個抓包程式抓redis監聽埠的資料,抓到資料後往kafka裡丟。

接下來,流式計算系統消費kafka裡的資料,進行資料統計即可,也能達到監控熱key的目的。

(2)通知系統做處理

在這個角度,有讚用的是上面的解決方案一:利用二級快取進行處理。

有讚在監控到熱key後,hermes服務端集群會通過各種手段通知各業務系統裡的hermes-sdk,告訴他們:"老弟,這個key是熱key,記得做本地快取。"

於是hermes-sdk就會將該key快取在本地,對於後面的請求。hermes-sdk發現這個是乙個熱key,直接從本地中拿,而不會去訪問集群。

除了這種通知方式以外。我們也可以這麼做,比如你的流式計算系統監控到熱key了,往zookeeper裡頭的某個節點裡寫。然後你的業務系統監聽該節點,發現節點資料變化了,就代表發現熱key。最後往本地快取裡寫,也是可以的。

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