高并发架构系列:如何解决Redis雪崩、穿透、并发等5大难题

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
云数据库 RDS MySQL Serverless,0.5-2RCU 50GB
云数据库 RDS MySQL Serverless,价值2615元额度,1个月
简介:

一、缓存雪崩
数据未加载到缓存中,或者缓存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。

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,但依然大量请求访问缓存服务redis;
3、redis大量失效后,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依赖mysql和redis的服务,这个时候很快会演变成各服务器集群的雪崩,最后网站彻底崩溃。

如何预防缓存雪崩:
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,依然可以提供服务,例如 Redis Sentinel 和 Redis Cluster 都实现了高可用。

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还是可用的。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,这里会涉及到运维的配合。

降级的最终目的是保证核心服务可用,即使是有损的。

比如推荐服务中,很多都是个性化的需求,假如个性化需求不能提供服务了,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:哪些业务是核心(必须保证),哪些业务可以容许暂时不提供服务(利用静态页面替换)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。

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,建议还是在项目上线前,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,对高可用提前预演,提前发现问题。

二、缓存穿透**
缓存穿透是指查询一个一不存在的数据。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数据库去查询,造成缓存穿透。

解决思路:

如果查询数据库也为空,直接设置一个默认值存放到缓存,这样第二次到缓冲中获取就有值了,而不会继续访问数据库。设置一个过期时间或者当有值的时候将缓存中的值替换掉即可。

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。

三、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自身就是单线程操作,多个client并发操作,按照先到先执行的原则,先到的先执行,其余的阻塞。当然,另外的解决方案是把redis.set操作放在队列中使其串行化,必须的一个一个执行。

四、缓存预热
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:

1、直接写个缓存刷新页面,上线时手工操作下;

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。

以上就是缓存雪崩、预热、降级等的介绍。

每日分享bat架构+面试+技术干货!坚持原创不易,觉得不错点赞支持,送你【BAT架构80期学习资料合集】,回复【架构】领取。

相关实践学习
基于Redis实现在线游戏积分排行榜
本场景将介绍如何基于Redis数据库实现在线游戏中的游戏玩家积分排行榜功能。
云数据库 Redis 版使用教程
云数据库Redis版是兼容Redis协议标准的、提供持久化的内存数据库服务,基于高可靠双机热备架构及可无缝扩展的集群架构,满足高读写性能场景及容量需弹性变配的业务需求。 产品详情:https://www.aliyun.com/product/kvstore     ------------------------------------------------------------------------- 阿里云数据库体验:数据库上云实战 开发者云会免费提供一台带自建MySQL的源数据库 ECS 实例和一台目标数据库 RDS实例。跟着指引,您可以一步步实现将ECS自建数据库迁移到目标数据库RDS。 点击下方链接,领取免费ECS&RDS资源,30分钟完成数据库上云实战!https://developer.aliyun.com/adc/scenario/51eefbd1894e42f6bb9acacadd3f9121?spm=a2c6h.13788135.J_3257954370.9.4ba85f24utseFl
相关文章
|
2月前
|
NoSQL 关系型数据库 Redis
DMS产品常见问题之dms登录redis实例时报错如何解决
DMS(数据管理服务,Data Management Service)是阿里云提供的一种数据库管理和维护工具,它支持数据的查询、编辑、分析及安全管控;本汇总集中了DMS产品在实际使用中用户常遇到的问题及其相应的解答,目的是为使用者提供快速参考,帮助他们有效地解决在数据管理过程中所面临的挑战。
|
1天前
|
负载均衡 NoSQL 关系型数据库
深入浅出Redis(六):Redis的主从架构与主从复制原理
深入浅出Redis(六):Redis的主从架构与主从复制原理
|
3天前
|
存储 Dragonfly NoSQL
Tair 对 Redis 引擎架构之争的看法
本文详细讲解了阿里云自研数据库Tair的发展以及介绍。
|
4天前
|
机器学习/深度学习 搜索推荐 算法
高并发推荐系统架构设计-1 基本介绍
【5月更文挑战第5天】推荐系统是信息过滤工具,通过处理物料数据和行为日志,运用预处理、特征工程、算法模型学习用户兴趣,实现个性化推荐。在线架构包括AB分流、多路召回、模型排序和业务规则重排序。旧版线上架构由C++编写的API和engine服务组成,HTTP请求经SLB、Nginx、FastCGI到达服务程序,召回和排序服务处理推荐。存在并发瓶颈问题。
19 1
|
22天前
|
存储 监控 NoSQL
软件体系结构 - Redis 技术架构
【4月更文挑战第16天】软件体系结构 - Redis 技术架构
33 0
|
2月前
|
消息中间件 缓存 NoSQL
设计一个高并发场景下的Python Web应用架构。
在高并发Python Web架构中,关键组件包括负载均衡器用于分散请求,应用服务器如Gunicorn与Docker部署多实例,缓存如Redis提升数据访问速度,优化后的数据库(如MySQL或MongoDB),消息队列如RabbitMQ处理异步任务,通过横向扩展增加服务器,监控和日志系统确保稳定性,代码优化减少不必要的操作,CDN加速静态资源,以及自动化部署和弹性伸缩工具适应负载变化。性能测试和优化是保证系统稳定性的关键。
|
2月前
|
缓存 负载均衡 网络协议
作者推荐 | 高并发挑战?试试这些架构优化篇技巧,让你的系统焕发新生!
作者推荐 | 高并发挑战?试试这些架构优化篇技巧,让你的系统焕发新生!
47 1
|
2月前
|
缓存 NoSQL Java
Java项目:支持并发的秒杀项目(基于Redis)
Java项目:支持并发的秒杀项目(基于Redis)
37 0
|
2月前
|
Cloud Native NoSQL 数据管理
Serverless 应用引擎常见问题之首次启动获取不到redis连接如何解决
Serverless 应用引擎(Serverless Application Engine, SAE)是一种完全托管的应用平台,它允许开发者无需管理服务器即可构建和部署应用。以下是Serverless 应用引擎使用过程中的一些常见问题及其答案的汇总:
33 3
Serverless 应用引擎常见问题之首次启动获取不到redis连接如何解决
|
2月前
|
NoSQL Java 数据库
优惠券秒杀案例 - CAS、Redis+Lua脚本解决高并发并行
优惠券秒杀案例 - CAS、Redis+Lua脚本解决高并发并行
104 0