Redis--缓存设计与性能优化

本文涉及的产品
云数据库 Redis 版,社区版 2GB
推荐场景:
搭建游戏排行榜
简介: Redis--缓存设计与性能优化


一. 多级缓存架构

二. 缓存设计

1. 缓存雪崩

(1)描述:

缓存雪崩是指缓存中数据大批量到过期时间,而查询数据量巨大,引起数据库压力过大甚至宕机。和缓存击穿不同的是,缓存击穿指并发查同一条数据,缓存雪崩是不同数据都过期了,很多数据都查不到从而查数据库。

由于缓存层承载着大量请求, 有效地保护了存储层, 但是如果缓存层由于某些原因不能提供服务(比如超大并发过来,缓存层支撑不住,或者由于缓存设计不好,类似大量请求访问bigkey,导致缓存能支撑的并发急剧下 降), 于是大量请求都会达到存储层,存储层的调用量会暴增, 造成存储层也会级联宕机的情况。

(2)解决方案:

  • 事前:redis 高可用,主从+哨兵,redis cluster,避免全盘崩溃。
  • 事中:本地 ehcache 缓存 + hystrix 限流&降级,避免 MySQL 被打死。
  • 事后:redis 持久化,一旦重启,自动从磁盘上加载数据,快速恢复缓存数据。

2. 缓存穿透

(1)描述:

缓存穿透是指查询一个根本不存在的数据, 缓存层和存储层都不会命中。 通常出于容错的考虑, 如果从存储层查不到数据则不写入缓存层。

缓存穿透将导致不存在的数据每次请求都要到存储层去查询, 失去了缓存保护后端存储的意义。

造成缓存穿透的基本原因有两个:

  • 第一, 自身业务代码或者数据出现问题。
  • 第二, 一些恶意攻击、 爬虫等造成大量空命中。

(2)解决方案:

接口层增加校验,如用户鉴权校验,id做基础校验,id<=0的直接拦截;

从缓存取不到的数据,在数据库中也没有取到,这时也可以将key-value对写为key-null,缓存有效时间可以设置短点,如30秒(设置太长会导致正常情况也没法使用)。这样可以防止攻击用户反复用同一个id暴力攻击

3. 缓存击穿

(1)描述:

缓存击穿是指缓存中没有但数据库中有的数据(一般是缓存时间到期),这时由于并发用户特别多,同时读缓存没读到数据,又同时去数据库去取数据,引起数据库压力瞬间增大,造成过大压力。

缓存击穿,就是说某个 key 非常热点,访问非常频繁,处于集中式高并发访问的情况,当这个 key 在失效的瞬间,大量的请求就击穿了缓存,直接请求数据库,就像是在一道屏障上凿开了一个洞。

(2)解决方案:

  • 若缓存的数据是基本不会发生更新的,则可尝试将该热点数据设置为永不过期。
  • 若缓存的数据更新不频繁,且缓存刷新的整个流程耗时较少的情况下,则可以采用基于 redis、zookeeper等分布式中间件的分布式互斥锁,或者本地互斥锁以保证仅少量的请求能请求数据库并重新构建缓存,其余线程则在锁释放后能访问到新缓存。
  • 若缓存的数据更新频繁或者缓存刷新的流程耗时较长的情况下,可以利用定时线程在缓存过期前主动的重新构建缓存或者延后缓存的过期时间,以保证所有的请求能一直访问到对应的缓存。
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