解决redis缓存穿透、redis缓存雪崩问题

redis缓存雪崩

如果我们的缓存挂掉了,这意味者我们的请求全部都跑去数据库了。
数据未加载到缓存中,或者缓存在同一时间大面积的失效,从而导致所有请求都去查数据库,导致数据库CPU和内存负载过高,甚至宕机。
在这里插入图片描述
我们都知道Redis不可能把所有的数据都缓存起来(内存昂贵且有限),所以redis需要对数据设置过期时间,并采用的惰性删除+定期删除两种策略对过期键进行删除。
如果缓存数据设置的过期时间是相同的,并且Redis恰好将这部分数据全部删光了,者就会导致在这段时间内,这些缓存同时失效,全部请求到数据库中。
这就是缓存雪崩:Redis挂掉了,请求全部走数据库。
缓存雪崩如果发生,很可能就把我们的数据库搞垮,导致整个服务瘫痪。
比如一个雪崩的简单过程:
1、redis集群大面积故障;
2、缓存失效,但依然大量请求转向到MySql数据库;
3、redis大量失活后,大量请求转向到mysql数据库;
4、mysql的调用量暴增,很快就扛不住了,甚至直接宕机;
5、由于大量的应用服务器依赖mysql 和redis的服务,这个时候很快会演变成个服务器集群的雪崩,最后网站彻底崩溃。
如何预防缓存雪崩
在缓存的时候给过期时间加上一个随机值,这样就会大幅度的减少缓存在同一时间过期。
对与“Redis挂掉了,请求全部走数据库” 这种情况,我们可以有以下几种思路:
事发前,实现Redis的高可用(主从架构+sentinel或者Redis cluster),尽量避免Redis挂掉这种情况发生。
事发中,万一redis真的挂掉,我们可以设置本地缓存+限流(hystrix),尽量避免我们的数据库被干掉(起码保证我们的服务还是正常工作的)。
事发后,redis持久化,重启后自动从磁盘上加载数据,快速恢复缓存数据。
1、缓存的高可用性
缓存层设计成高可用,防止缓存大面积故障,即使个别节点,个别机器,甚至是机房宕掉,
2、缓存降级
可以利用ehcache等本地缓存(暂时支持),但主要还是对源服务访问进行限流,资源隔离(熔断),降级等。
当访问量剧增,服务出现问题仍然需要保证服务的可用性,系统可以根据一些关键数据进行自动降级,可以配置开关实现人工降级,这里会设计到运维的配合。
降级的目的是保证核心服务可用,即使是有损的。
比如推荐服务中,很多都是个性化需求,加入个性化需求不能提供服务时,可以降级补充热点数据,不至于造成前端页面是个大空白。
在进行降级之前要对系统进行梳理,比如:那些业务是核心业务(必须保证),那些业务可以容许暂时不提供服务(利用静态页面替代等)以及配合服务器核心指标,来后设置整体预案,比如:
(1)、一般:比如有些服务偶尔因为网络抖动或者服务正在上线而超时,可以自动降级;
(2)、警告:有些服务在一段时间内成功率波动(如在95-100%之间)。可以自动降级或人工降级。并发送告警。
(3)、错误:比如可用率低于90%。或者数据库连接池被打暴了。或者访问量突然猛增到系统能承受的最大阀值,此时可以根据情况自动降级或者人工降级。
(4)、严重错误:比如因为特殊原因数据错误了,此时需要紧急人工降级。

3、redis备份和快速预热
(1)redis数据备份和恢复
(2)快速缓存预热

4、提前演练
最后、建议还是项目上线前,演练缓存层宕掉后,应用以及后端的负载情况以及可能出现的问题,对高可用的提前预演,提前发现问题。

缓存穿透
缓存穿透是指查询一个一定不存在的数据,由于缓存不命中,并且出于容错考虑,如果数据库查不到数据,则不写入缓存,这将导致不存在数据库每次请求都要查数据库,失去了缓存的意义。
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缓存穿透是指查询一个不存在的数据,例如:从缓存redis没有命中,需要从mysql数据库查询,查不到到数据,不写入缓存,这将导致这个不存在的数据每次请求都要到数据库去查询,造成缓存穿透。
解决思路:
由于请求的参数是不合法的(每次都请求不存在的参数)。于是我们可以使用布隆过滤器或者压缩filter提前拦截。不合法就不让请求到数据库层。
当我们数据库找不到数据的时候,我们也将空对象设置到缓存里去,下次再请求的时候,就可以从缓存里边获取了。
这种情况我们一般会将空对象设置一个较短的过期时间。
如果查询数据库也为空,直接设置一个默认值存放到缓存,这样第二次到缓存中获取就有值了,而不会继续访问数据库,设置一个过期时可以给key设置一些格式规则,然后查询之前先过滤掉不符合规则的key*

缓存并发

这里的并发指的是多个redis的client同时set。
key引起的并发问题,其实redis自身就是单线程,多个client并发操作安装先到先执行的原则,先到先执行,其余的阻塞,当然,另外的解决方案是把redis.set放在队列中使其串行化,必须一个一个执行。

缓存预热

缓存预热是指系统上线后,将相关的缓存数据直接加载到缓存系统。
这样就可以避免在用户请求的时候,先查询数据库,然后将数据缓存的问题,从而用户直接查询被预热的缓存数据。
解决思路
1、直接写个缓存刷新页面,上线时候手工操作下;
2、数据量不大,可以在项目启动的时候自动进行加载;
目的就是在系统上线前,将数据加载到缓存中。

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