Redis快取穿透和雪崩

2021-10-21 06:57:20 字數 1944 閱讀 4271

redis快取的使用,極大的提公升了應用程式的效能和效率,特別是資料查詢方面。但同時,它也帶來了一些問題。其中,最要害的問題,就是資料一致性問題,從嚴格意義上講,這個問題無解。如果對資料的一致性要求很高,那麼就不能使用快取。

另外的一些典型問題就是,快取穿透、快取雪崩和快取擊穿。目前,業界也都有比較流行的解決方案。

快取穿透的概念很簡單,使用者想要查詢乙個資料,發現redis記憶體資料庫沒有,也就是快取沒有命中,於是向持久層資料庫查詢。發現也沒有,於是本次查詢失敗。當使用者很多的時候,快取都沒有命中(秒殺!),於是都去請求了持久層資料庫。這會給持久層資料庫造成很大的壓力,這時候就相當於出現了快取穿透。

布隆過濾器是一種資料結構,對所有可能查詢的引數以hash形式儲存,在控制層先進行校驗,不符合則丟棄,從而避免了對底層儲存系統的查詢壓力;

當儲存層不命中後,即使返回的空物件也將其快取起來,同時會設定乙個過期時間,之後再訪問這個資料將會從快取中獲取,保護了後端資料來源;

但是這種方法會存在兩個問題:

1.如果空值能夠被快取起來,這就意味著快取需要更多的空間儲存更多的鍵,因為這當中可能會有很多的空值的鍵。

2.即使對空值設定了過期時間,還是會存在快取層和儲存層的資料會有一段時間視窗的不一致,這對於需要保持一致性的業務會有影響。

這裡需要注意和快取穿透的區別,快取擊穿,是指乙個key非常熱點,在不停的扛著大併發,大併發集中對這乙個點進行訪問,當這個key在失效的瞬間,持續的大併發就穿破快取,直接請求資料庫,就像在乙個屏障上鑿開了乙個洞。

當某個key在過期的瞬間,有大量的請求併發訪問,這類資料一般是熱點資料,由於快取過期,會同時訪問資料庫來查詢最新資料,並且回寫快取,會導致資料庫瞬間壓力過大。

1.設定熱點資料永不過期

從快取層面來看,沒有設定過期時間,所以不會出現熱點key過期後產生的問題。

2.加互斥鎖

分布式鎖:使用分布式鎖,保證對於每個key同時只有乙個執行緒去查詢後端服務,其他執行緒沒有獲得分布式鎖的許可權,因此只需要等待即可。這種方式將高併發的壓力轉移到了分布式鎖,因此對分布式鎖的考驗很大。

快取雪崩,是指在某乙個時間段,快取集中過期失效,redis宕機!

產生雪崩的原因之一,比如在寫本文的時候,馬上就要到雙十二零點,很快就會迎來一波搶購,這波商品時間比較集中的放入了快取,假設快取乙個小時。那麼到了凌晨一點鐘的時候,這批商品的快取就都過期了。而對這批商品的訪問查詢,都落到了資料庫上,對於資料庫而言,就會產生週期性的壓力波峰。於是所有的請求都會到達儲存層,儲存層的呼叫量會暴增,造成儲存層也會掛掉的情況。

其實集中過期,倒不是非常致命,比較致命的快取雪崩,是快取伺服器某個節點宕機或斷網。因為自然形成的快取雪崩,一定是在某個時間段集中建立快取,這個時候,資料庫也是可以頂住壓力的。無非就是對資料庫產生週期性的壓力而已。而快取服務節點的宕機,對資料庫伺服器造成的壓力是不可預知的,很有可能瞬間就把資料庫壓垮。

這個思想的含義是,既然redis有可能掛掉,那我多增設幾台redis,這樣一台掛掉之後其他的還可以繼續工作,其實就是搭建的集群。(異地多活)

這個解決方案的思想是,在快取失效後,通過加鎖或者佇列來控制讀資料庫寫快取的執行緒數量。比如對某個key只允許乙個執行緒查詢資料和寫快取,其他執行緒等待。

資料預熱的含義是,在正式部署之前,我先把可能的資料先預先訪問一遍,這樣部分可能大量訪問的資料就會載入到快取中。在即將發生大併發訪問前手動觸發載入快取不同的key,設定不同的過期時間,讓快取失效的時間點盡量均勻。

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