• 缓存基础
    • 缓存雪崩
    • 缓存穿透
    • 缓存预热
    • 缓存更新
    • 缓存降级

    缓存基础

    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:

    1. 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。
    2. 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:

    1. //伪代码
    2. public object GetProductListNew() {
    3. int cacheTime = 30;
    4. String cacheKey = "product_list";
    5. String lockKey = cacheKey;
    6. String cacheValue = CacheHelper.get(cacheKey);
    7. if (cacheValue != null) {
    8. return cacheValue;
    9. } else {
    10. synchronized(lockKey) {
    11. cacheValue = CacheHelper.get(cacheKey);
    12. if (cacheValue != null) {
    13. return cacheValue;
    14. } else {
    15. //这里一般是sql查询数据
    16. cacheValue = GetProductListFromDB();
    17. CacheHelper.Add(cacheKey, cacheValue, cacheTime);
    18. }
    19. }
    20. return cacheValue;
    21. }
    22. }

    缓存标记方案伪代码:

    1. //伪代码
    2. public object GetProductListNew() {
    3. int cacheTime = 30;
    4. String cacheKey = "product_list";
    5. //缓存标记
    6. String cacheSign = cacheKey + "_sign";
    7. String sign = CacheHelper.Get(cacheSign);
    8. //获取缓存值
    9. String cacheValue = CacheHelper.Get(cacheKey);
    10. if (sign != null) {
    11. return cacheValue; //未过期,直接返回
    12. } else {
    13. CacheHelper.Add(cacheSign, "1", cacheTime);
    14. ThreadPool.QueueUserWorkItem((arg) -> {
    15. //这里一般是 sql查询数据
    16. cacheValue = GetProductListFromDB();
    17. //日期设缓存时间的2倍,用于脏读
    18. CacheHelper.Add(cacheKey, cacheValue, cacheTime * 2);
    19. });
    20. return cacheValue;
    21. }
    22. }

    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:

    1. 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。
    2. 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:

    1. //伪代码
    2. public object GetProductListNew() {
    3. int cacheTime = 30;
    4. String cacheKey = "product_list";
    5. String cacheValue = CacheHelper.Get(cacheKey);
    6. if (cacheValue != null) {
    7. return cacheValue;
    8. }
    9. cacheValue = CacheHelper.Get(cacheKey);
    10. if (cacheValue != null) {
    11. return cacheValue;
    12. } else {
    13. //数据库查询不到,为空
    14. cacheValue = GetProductListFromDB();
    15. if (cacheValue == null) {
    16. //如果发现为空,设置个默认值,也缓存起来
    17. cacheValue = string.Empty;
    18. }
    19. CacheHelper.Add(cacheKey, cacheValue, cacheTime);
    20. return cacheValue;
    21. }
    22. }

    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:

    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;
    3. 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:

    1. 定时去清理过期的缓存。
    2. 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。


    参考文章:

    • 缓存雪崩、缓存穿透、缓存预热、缓存更新、缓存降级等问题