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Redis总结

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Redis总结

参考: https://www.xiaolincoding.com/redis/
继续更新中…

四、集群篇 4.1 什么是缓存雪崩、击穿、穿透? 缓存雪崩

描述
大量缓存数据在同一时间过期(失效)或者 Redis 故障宕机时,如果此时有大量的用户请求,都无法在 Redis 中处理,于是全部请求都直接访问数据库,从而导致数据库的压力骤增,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,这就是缓存雪崩的问题。

原因:
大量数据同时过期;
Redis 故障宕机;

分别对应的解决策略

大量数据同时过期

  • 均匀设置过期时间;
  • 互斥锁;
  • 双 key 策略;
  • 后台更新缓存;

Redis 故障宕机

  • 服务熔断或请求限流机制;
  • 构建 Redis 缓存高可靠集群;
缓存击穿

描述
如果缓存中的某个热点数据过期了,此时大量的请求访问了该热点数据,就无法从缓存中读取,直接访问数据库,数据库很容易就被高并发的请求冲垮,这就是缓存击穿的问题。

解决方案
互斥锁方案,保证同一时间只有一个业务线程更新缓存,未能获取互斥锁的请求,要么等待锁释放后重新读取缓存,要么就返回空值或者默认值。
不给热点数据设置过期时间,由后台异步更新缓存,或者在热点数据准备要过期前,提前通知后台线程更新缓存以及重新设置过期时间;

缓存穿透

描述
当用户访问的数据,既不在缓存中,也不在数据库中,导致请求在访问缓存时,发现缓存缺失,再去访问数据库时,发现数据库中也没有要访问的数据,没办法构建缓存数据,来服务后续的请求。那么当有大量这样的请求到来时,数据库的压力骤增,这就是缓存穿透的问题。

出现情况:

  1. 业务误操作,缓存中的数据和数据库中的数据都被误删除了,所以导致缓存和数据库中都没有数据;
  2. 黑客恶意攻击,故意大量访问某些读取不存在数据的业务;

解决方案

  • 第一种方案,非法请求的限制;
  • 第二种方案,缓存空值或者默认值;
  • 第三种方案,使用布隆过滤器快速判断数据是否存在,避免通过查询数据库来判断数据是否存在;
总结

4.2 主从复制是怎么实现的?

目的:

总结

主从复制共有三种模式:全量复制、基于长连接的命令传播、增量复制。

主从服务器第一次同步的时候,就是采用全量复制,此时主服务器会两个耗时的地方,分别是生成 RDB 文件和传输 RDB 文件。为了避免过多的从服务器和主服务器进行全量复制,可以把一部分从服务器升级为「经理角色」,让它也有自己的从服务器,通过这样可以分摊主服务器的压力。

第一次同步完成后,主从服务器都会维护着一个长连接,主服务器在接收到写操作命令后,就会通过这个连接将写命令传播给从服务器,来保证主从服务器的数据一致性。

如果遇到网络断开,增量复制就可以上场了,不过这个还跟 repl_backlog_size 这个大小有关系。

如果它配置的过小,主从服务器网络恢复时,可能发生「从服务器」想读的数据已经被覆盖了,那么这时就会导致主服务器采用全量复制的方式。所以为了避免这种情况的频繁发生,要调大这个参数的值,以降低主从服务器断开后全量同步的概率。

4.3 为什么要有哨兵? 4.4 为什么要有集群? 五、架构篇 5.1 数据库和缓存如何保证一致性? 先更新数据库,还是先更新缓存?

由于引入了缓存,那么在数据更新时,不仅要更新数据库,而且要更新缓存,这两个更新操作存在前后的问题:

  1. 先更新数据库,再更新缓存;
  2. 先更新缓存,再更新数据库;

问题:并发带来的问题,出现了数据库和缓存的数据不一致的问题。

无论是「先更新数据库,再更新缓存」,还是「先更新缓存,再更新数据库」,这两个方案都存在并发问题,当两个请求并发更新同一条数据的时候,可能会出现缓存和数据库中的数据不一致的现象。

先更新数据库,还是先删除缓存?

Cache Aside 策略,中文是叫旁路缓存策略:
不更新缓存,而是删除缓存中的数据。然后,到读取数据时,发现缓存中没了数据之后,再从数据库中读取数据,更新到缓存中。

细分为: 读策略 + 写策略
写策略的步骤:

  • 更新数据库中的数据;
  • 删除缓存中的数据。

读策略的步骤:

  • 如果读取的数据命中了缓存,则直接返回数据;
  • 如果读取的数据没有命中缓存,则从数据库中读取数据,然后将数据写入到缓存,并且返回给用户。
  1. 先删除缓存,再更新数据库
  2. 先更新缓存,再更新数据库;

先删除缓存,再更新数据库,在「读 + 写」并发的时候,还是会出现缓存和数据库的数据不一致的问题。

先更新数据库,再删除缓存也是会出现数据不一致性的问题,但是在实际中,这个问题出现的概率并不高。因为缓存的写入通常要远远快于数据库的写入。
「先更新数据库 + 再删除缓存」的方案,是可以保证数据一致性的。
+「过期时间」兜底

小结

「先更新数据库,再删除缓存」的方案虽然保证了数据库与缓存的数据一致性,但是每次更新数据的时候,缓存的数据都会被删除,这样会对缓存的命中率带来影响。
如果我们的业务对缓存命中率有很高的要求,我们可以采用「更新数据库 + 更新缓存」的方案,因为更新缓存并不会出现缓存未命中的情况。

增加一些手段来解决这个问题,两种做法:

  1. 在更新缓存前先加个分布式锁,保证同一时间只运行一个请求更新缓存,就会不会产生并发问题了,当然引入了锁后,对于写入的性能就会带来影响。
  2. 在更新完缓存时,给缓存加上较短的过期时间,这样即时出现缓存不一致的情况,缓存的数据也会很快过期,对业务还是能接受的。

针对「先删除缓存,再更新数据库」方案在「读 + 写」并发请求而造成缓存不一致的解决办法是「延迟双删」。
就是 加上睡眠时间

前情回顾(重要) 如何保证两个操作都能执行成功?

  1. 重试机制。 消息队列
  2. 订阅 MySQL binlog,再操作缓存。订阅 binlog 日志,拿到具体要操作的数据,然后再执行缓存删除
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