快取常見問題及解決方案

使用快取可以緩解大流量壓力，顯著提高程式的效能。我們在使用快取系統時，尤其是大併發情況下，經常會遇到一些「疑難雜症」。本文總結了一些使用快取時常見的問題及解決方案，以後在遇到這類問題時可以作為參考，在設計快取系統的時候也應該考慮這些常見的情況。

為了表述方便，本文以資料庫查詢快取為例，使用快取可以減小對資料庫的壓力。

我們在使用快取時，往往先嘗試去快取中取值，如果沒有，再去資料庫取值，如果資料庫也沒有值，則根據業務需求，返回空或者拋異常。

如果使用者一直訪問乙個資料庫不存在的資料，比如id為-1的資料，就會導致每次請求都會先去快取查一次，然後再去資料庫查一次，造成嚴重的效能問題。這種情況就叫快取穿透。

解決方案

以下幾種解決方案：

快取擊穿指的是，乙個key的訪問量非常大，比如某秒殺活動，有1w/s的併發量。這個key在某一時刻過期，那這些大量的請求就會一瞬間到資料庫，資料庫可能會直接崩潰。

解決方案

快取擊穿的解決方案也有幾種，可以配合使用：

快取雪崩指的是，在某一時刻，多個key失效。這樣就會有大量的請求從快取中獲取不到值，全部到資料庫。還有另一種情況，就是快取伺服器宕機，也算做快取雪崩。

解決方案

針對上述兩種情況，快取雪崩有兩種解決方案：

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在使用資料庫快取的時候，讀和寫的流程往往是這樣的：

所謂雙寫不一致，就是在發生寫操作(更新)的時候或寫操作之後，可能會存在資料庫裡面的值和快取中的值不同的情況。

為什麼更新的時候要先刪除快取，再更新資料庫?因為如果先更新資料庫，然後在刪除快取的時候失敗了，就會造成快取裡面的值和資料庫的值不一致。

然而這樣並不能完全避免雙寫不一致問題。假設在大併發情景下，乙個執行緒先刪除快取，然後取更新資料庫，這個時候另乙個執行緒去取快取，發現沒有值，於是去讀資料庫，然後把資料庫舊的值設定進快取。等第乙個執行緒更新完資料庫後，資料庫裡面就是新的值，而快取裡面是舊的值，所以就存在了資料不一致的問題。

乙個比較簡單的解決辦法是把過期時間設定得比較低，這樣就只有在快取沒過期之前存在資料不一致問題，在一些業務場景下也還能接受。

另一種解決方案是使用佇列輔助。先更新資料庫，再刪除快取。如果刪除失敗，就放進佇列。然後另乙個任務從佇列中取出訊息，不斷去重試刪除相應的key。

還有一種解決方案是使用對乙個資料使用乙個佇列，使讀寫操作序列化。比如對id為n的資料建立乙個佇列。對這條資料的寫操作，刪除快取後，放進乙個佇列;然後另乙個執行緒過來了，發現沒有快取，則把這個讀操作也放進這個佇列裡面。

不過這樣會增加程式的複雜性，序列化也會降低程式的吞吐量，可能得不償失。一般主流的解決方案還是先刪除快取，再更新資料庫。可以滿足絕大部分需求。