缓存内功心法:缓存基础整理
2019-08-31 07:21:13来源:博客园 阅读 ()
缓存内功心法:缓存基础整理
缓存雪崩
缓存雪崩是由于原有缓存失效(过期),新缓存未到期间。所有请求都去查询数据库,而对数据库CPU和内存造成巨大压力,严重的会造成数据库宕机。从而形成一系列连锁反应,造成整个系统崩溃。
解决方法:
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一般并发量不是特别多的时候,使用最多的解决方案是加锁排队。
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给每一个缓存数据增加相应的缓存标记,记录缓存的是否失效,如果缓存标记失效,则更新数据缓存。
- 缓存标记:记录缓存数据是否过期,如果过期会触发通知另外的线程在后台去更新实际key的缓存。
- 缓存数据:它的过期时间比缓存标记的时间延长1倍,例:标记缓存时间30分钟,数据缓存设置为60分钟。 这样,当缓存标记key过期后,实际缓存还能把旧数据返回给调用端,直到另外的线程在后台更新完成后,才会返回新缓存。
加锁排队方案伪代码:
//伪代码 public object GetProductListNew() { int cacheTime = 30; String cacheKey = "product_list"; String lockKey = cacheKey; String cacheValue = CacheHelper.get(cacheKey); if (cacheValue != null) { return cacheValue; } else { synchronized(lockKey) { cacheValue = CacheHelper.get(cacheKey); if (cacheValue != null) { return cacheValue; } else { //这里一般是sql查询数据 cacheValue = GetProductListFromDB(); CacheHelper.Add(cacheKey, cacheValue, cacheTime); } } return cacheValue; } }
缓存标记方案伪代码:
//伪代码 public object GetProductListNew() { int cacheTime = 30; String cacheKey = "product_list"; //缓存标记 String cacheSign = cacheKey + "_sign"; String sign = CacheHelper.Get(cacheSign); //获取缓存值 String cacheValue = CacheHelper.Get(cacheKey); if (sign != null) { return cacheValue; //未过期,直接返回 } else { CacheHelper.Add(cacheSign, "1", cacheTime); ThreadPool.QueueUserWorkItem((arg) -> { //这里一般是 sql查询数据 cacheValue = GetProductListFromDB(); //日期设缓存时间的2倍,用于脏读 CacheHelper.Add(cacheKey, cacheValue, cacheTime * 2); }); return cacheValue; } }
缓存穿透
缓存穿透是指用户查询数据,在数据库没有,自然在缓存中也不会有。这样就导致用户查询的时候,在缓存中找不到,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数据库,这也是经常提的缓存命中率问题。
解决方案:
- 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拦截掉,从而避免了对底层存储系统的查询压力。
- 如果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),我们仍然把这个空结果进行缓存,但它的过期时间会很短,最长不超过五分钟。通过这个直接设置的默认值存放到缓存,这样第二次到缓冲中获取就有值了,而不会继续访问数据库,这种办法最简单粗暴!
方案二伪代码:
//伪代码 public object GetProductListNew() { int cacheTime = 30; String cacheKey = "product_list"; String cacheValue = CacheHelper.Get(cacheKey); if (cacheValue != null) { return cacheValue; } cacheValue = CacheHelper.Get(cacheKey); if (cacheValue != null) { return cacheValue; } else { //数据库查询不到,为空 cacheValue = GetProductListFromDB(); if (cacheValue == null) { //如果发现为空,设置个默认值,也缓存起来 cacheValue = string.Empty; } CacheHelper.Add(cacheKey, cacheValue, cacheTime); return cacheValue; } }
缓存预热
缓存预热这个应该是一个比较常见的概念,相信很多小伙伴都应该可以很容易的理解,缓存预热就是系统上线后,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,然后再将数据缓存的问题!用户直接查询事先被预热的缓存数据!
解决思路:
- 直接写个缓存刷新页面,上线时手工操作下;
- 数据量不大,可以在项目启动的时候自动进行加载;
- 定时刷新缓存;
缓存更新
除了缓存服务器自带的缓存失效策略之外,我们还可以根据具体的业务需求进行自定义的缓存淘汰,常见的策略有两种:
- 定时去清理过期的缓存。
- 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。
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。
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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