Redis系列七:redis缓存雪崩、缓存击穿、缓存预热、缓存更新、缓存降级

一、缓存雪崩

1、概念

缓存同一时间实效(由于设置相同的缓存时间),同时访问数据库,从而对数据库cpu和内存造成巨大压力,严重的会导致数据库宕机,从而形成一系列连锁反应,造成整个系统崩溃。

2、解决方案

A、使用锁或队列访问数据库(非高并发场景,不然严重阻塞)
B、设置过期标志更新缓存(数据过期时长是标志时长的两倍,表示过期,返回旧数据给调用端,异步加载数据到缓存)
C、为key设置不同的缓存失效时间
D、“二级缓存”,待研究

二、缓存穿透

1、概念

用户查询数据,在数据库没有,自然在缓存中也没有,这样就导致用户查询的时候,每次都要去数据库再查询一遍,然后返回空(相当于进行了两次无用的查询)。这样请求就绕过缓存直接查询数据库,这也就是经常提的缓存命中率问题。

2、解决方案

A、采用布隆过滤器,将所有可能存在的数据哈希到一个足够大的bitmap中,一个一定不存在的数据会被这个bitmap拦截,从而避免了对底层存储系统的查询压力。(多个哈希函数)
B、若一个查询返回的数据为空(不管是数据不存在还是系统故障),仍然吧这个空结果进行缓存,但它的过期时间会很短,最长不超过5分钟,通过这个直接设置的默认值存放到缓存,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,这种办法简单粗暴。

三、缓存预热

1、概念

系统上线后,提前将先关的缓存数直接加载到缓存系统,避免在用户请求的时候,先查询数据库,然后再讲数据缓存的问题。用户直接查询事先被预热的缓存数据。

2、解决方案

A、直接写个缓存刷新页面,上线时手工操作下;
B、数据量不大,可以在项目启动的时候自动进行加载;
C、定时刷新缓存。
 

四、缓存更新

除缓存服务器自带的缓存失效策略外(Redis默认的有6中策略可供选择),我们还可以根据具体的业务场景进行自定义的缓存失效,常见策略如下:
A、定时清理过期的缓存;
B、当有用户请求过来时,再判断这个请求所用到的缓存是否过期,过期的话就去底层系统得到新数据并更新缓存。
 
两种方案的优缺点:
第一种缺点是维护大量缓存的key比较麻烦,第二种的缺点是每次你用户请求过来都要判断缓存失效,逻辑相对复杂!
 

五、缓存降级

当访问量剧增、服务出现问题(如响应时间慢或不响应)或非核心服务影响到核心流程的性能时,仍然需要保证服务还是可用的,即使是有损服务。系统可以根据一些关键数据进行自动降级,也可以配置开关实现人工降级。
 
降级的最终目的是保证核心服务可用,即使是有损的。而且有些服务是无法降级的(如加入购物车、结算)。
在进行降级之前要对系统进行梳理,看看系统是不是可以丢卒保帅;从而梳理出哪些必须誓死保护,哪些可降级;比如可以参考日志级别设置预案:
(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有波动(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爆了,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。

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