详解缓存穿透击穿雪崩解决方案
一:前言
设计一个缓存系统,不得不要考虑的问题就是:缓存穿透、缓存击穿与失效时的雪崩效应。
二:缓存穿透
缓存穿透是指查询一个一定不存在的数据,由于缓存是不命中时被动写的,并且出于容错考虑,如果从存储层查不到数据则不写入缓存,这将导致这个不存在的数据每次请求都要到存储层去查询,失去了缓存的意义。在流量大时,可能DB就挂掉了,要是有人利用不存在的key频繁攻击我们的应用,这就是漏洞。
三:解决方案
有很多种方法可以有效地解决缓存穿透问题,最常见的则是采用布隆过滤器,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拦截掉,从而避免了对底层存储系统的查询压力。另外也有一个更为简单粗暴的方法(我们采用的就是这种),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。
四:缓存雪崩
缓存雪崩是指在我们设置缓存时采用了相同的过期时间,导致缓存在某一时刻同时失效,请求全部转发到DB,DB瞬时压力过重雪崩。
五:解决方案
缓存失效时的雪崩效应对底层系统的冲击非常可怕。大多数系统设计者考虑用加锁或者队列的方式保证缓存的单线 程(进程)写,从而避免失效时大量的并发请求落到底层存储系统上。这里分享一个简单方案就时讲缓存失效时间分散开,比如我们可以在原有的失效时间基础上增加一个随机值,比如1-5分钟随机,这样每一个缓存的过期时间的重复率就会降低,就很难引发集体失效的事件。
六:缓存击穿
对于一些设置了过期时间的key,如果这些key可能会在某些时间点被超高并发地访问,是一种非常“热点”的数据。这个时候,需要考虑一个问题:缓存被“击穿”的问题,这个和缓存雪崩的区别在于这里针对某一key缓存,前者则是很多key。
缓存在某个时间点过期的时候,恰好在这个时间点对这个Key有大量的并发请求过来,这些请求发现缓存过期一般都会从后端DB加载数据并回设到缓存,这个时候大并发的请求可能会瞬间把后端DB压垮。
七:解决方案
1、使用互斥锁(mutex key)
业界比较常用的做法,是使用mutex。简单地来说,就是在缓存失效的时候(判断拿出来的值为空),不是立即去load db,而是先使用缓存工具的某些带成功操作返回值的操作(比如Redis的SETNX或者Memcache的ADD)去set一个mutex key,当操作返回成功时,再进行load db的操作并回设缓存;否则,就重试整个get缓存的方法。
SETNX,是「SET if Not eXists」的缩写,也就是只有不存在的时候才设置,可以利用它来实现锁的效果。在redis2.6.1之前版本未实现setnx的过期时间,所以这里给出两种版本代码参考:
//2.6.1前单机版本锁 String get(String key) { String value = redis.get(key); if (value == null) { if (redis.setnx(key_mutex, "1")) { // 3 min timeout to avoid mutex holder crash redis.expire(key_mutex, 3 * 60) value = db.get(key); redis.set(key, value); redis.delete(key_mutex); } else { //其他线程休息50毫秒后重试 Thread.sleep(50); get(key); } } }
最新版本代码:
public String get(key) { String value = redis.get(key); if (value == null) { //代表缓存值过期 //设置3min的超时,防止del操作失败的时候,下次缓存过期一直不能load db if (redis.setnx(key_mutex, 1, 3 * 60) == 1) { //代表设置成功 value = db.get(key); redis.set(key, value, expire_secs); redis.del(key_mutex); } else { //这个时候代表同时候的其他线程已经load db并回设到缓存了,这时候重试获取缓存值即可 sleep(50); get(key); //重试 } } else { return value; } }
memcache代码
if (memcache.get(key) == null) { // 3 min timeout to avoid mutex holder crash if (memcache.add(key_mutex, 3 * 60 * 1000) == true) { value = db.get(key); memcache.set(key, value); memcache.delete(key_mutex); } else { sleep(50); retry(); } }
2、"提前"使用互斥锁(mutex key)
在value内部设置1个超时值(timeout1), timeout1比实际的memcache timeout(timeout2)小。当从cache读取到timeout1发现它已经过期时候,马上延长timeout1并重新设置到cache。然后再从数据库加载数据并设置到cache中。伪代码如下:
v = memcache.get(key); if (v == null) { if (memcache.add(key_mutex, 3 * 60 * 1000) == true) { value = db.get(key); memcache.set(key, value); memcache.delete(key_mutex); } else { sleep(50); retry(); } } else { if (v.timeout <= now()) { if (memcache.add(key_mutex, 3 * 60 * 1000) == true) { // extend the timeout for other threads v.timeout += 3 * 60 * 1000; memcache.set(key, v, KEY_TIMEOUT * 2); // load the latest value from db v = db.get(key); v.timeout = KEY_TIMEOUT; memcache.set(key, value, KEY_TIMEOUT * 2); memcache.delete(key_mutex); } else { sleep(50); retry(); } } }
3、"永远不过期"
这里的“永远不过期”包含两层意思:
(1) 从redis上看,确实没有设置过期时间,这就保证了,不会出现热点key过期问题,也就是“物理”不过期。
(2) 从功能上看,如果不过期,那不就成静态的了吗?所以我们把过期时间存在key对应的value里,如果发现要过期了,通过一个后台的异步线程进行缓存的构建,也就是“逻辑”过期
从实战看,这种方法对于性能非常友好,唯一不足的就是构建缓存时候,其余线程(非构建缓存的线程)可能访问的是老数据,但是对于一般的互联网功能来说这个还是可以忍受。
String get(final String key) { V v = redis.get(key); String value = v.getValue(); long timeout = v.getTimeout(); if (v.timeout <= System.currentTimeMillis()) { // 异步更新后台异常执行 threadPool.execute(new Runnable() { public void run() { String keyMutex = "mutex:" + key; if (redis.setnx(keyMutex, "1")) { // 3 min timeout to avoid mutex holder crash redis.expire(keyMutex, 3 * 60); String dbValue = db.get(key); redis.set(key, dbValue); redis.delete(keyMutex); } } }); } return value; }
4、资源保护
采用netflix的hystrix,可以做资源的隔离保护主线程池,如果把这个应用到缓存的构建也未尝不可。
四种解决方案:没有最佳只有最合适
八:总结
针对业务系统,永远都是具体情况具体分析,没有最好,只有最合适。最后,对于缓存系统常见的缓存满了和数据丢失问题,需要根据具体业务分析,通常我们采用LRU策略处理溢出,Redis的RDB和AOF持久化策略来保证一定情况下的数据安全。
以上就是详解缓存穿透击穿雪崩解决方案的详细内容,更多关于缓存穿透击穿雪崩解决方案的资料请关注猪先飞其它相关文章!
相关文章
- 这篇文章主要介绍了Redis连接池配置及初始化实现,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧...2021-03-29
- 这篇文章主要介绍了c#自带缓存使用方法,包括获取数据缓存、设置数据缓存、移除指定数据缓存等方法,需要的朋友可以参考下...2020-06-25
- 这篇文章主要介绍了详解如何清理redis集群的所有数据,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧...2021-02-18
详解redis desktop manager安装及连接方式
这篇文章主要介绍了redis desktop manager安装及连接方式,本文图文并茂给大家介绍的非常详细,具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友可以参考下...2021-01-15- 这篇文章主要介绍了IDEA中的clean,清除项目缓存图文教程,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。一起跟随小编过来看看吧...2020-09-25
- 这篇文章主要介绍了浅谈redis key值内存消耗以及性能影响,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。一起跟随小编过来看看吧...2021-02-07
- 这篇文章主要介绍了SpringBoot集成Redis实现消息队列的方法,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧...2021-02-10
- 最近在工作中遇到了一个问题,通过查找相关资料才得知原因是因为返回结果的问题,下面这篇文章主要给大家介绍了关于lua读取redis数据的null判断的相关资料,文中通过示例代码介绍的非常详细,需要的朋友可以参考下...2020-06-30
redis setIfAbsent和setnx的区别与使用说明
这篇文章主要介绍了redis setIfAbsent和setnx的区别与使用,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教...2021-08-04- 这篇文章主要介绍了Redis的Expire与Setex区别说明,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。一起跟随小编过来看看吧...2021-01-15
- 这篇文章主要介绍了AngularJS实现Model缓存的方式,分享了多种AngularJS实现Model缓存的方法,感兴趣的小伙伴们可以参考一下...2016-02-05
- 这篇文章主要给大家介绍了关于iOS蓝牙设备名称缓存问题的解决方法,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧...2020-12-08
- Redis 是一个开源、高性能的Key-Value数据库,被广泛应用在服务器各种场景中。本文介绍几个查看Redis内存信息的命令,包括常用的info memory、info keyspace、bigkeys等。...2021-01-15
- 本文给大家一起探讨nodejs下dns的缓存问题,本文给大家介绍的非常详细,感兴趣的朋友一起看看吧...2016-11-22
JAVA中 redisTemplate 和 jedis的配合使用操作
这篇文章主要介绍了JAVA中 redisTemplate 和 jedis的配合使用操作,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。一起跟随小编过来看看吧...2021-02-13- 在本篇文章里小编给大家整理的是关于Redis的持久化方案详解,有兴趣的朋友们可以参考下。...2021-01-15
解决redisTemplate中leftPushAll隐性bug的问题
这篇文章主要介绍了解决redisTemplate中leftPushAll隐性bug的问题,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。一起跟随小编过来看看吧...2021-02-13- 这篇文章主要介绍了@CacheEvict + redis实现批量删除缓存方式,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教...2021-10-12
- 这篇文章主要介绍了vue项目中禁用浏览器缓存配置案例,本篇文章通过简要的案例,讲解了该项技术的了解与使用,以下就是详细内容,需要的朋友可以参考下...2021-09-12
- 在本篇文章里小编给大家整理的是一篇关于python删除缓存文件方法,需要的朋友们可以学习下。...2020-07-19