Redis擊穿、穿透、雪崩產(chǎn)生原因有哪些

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擊穿

大家都知道,計(jì)算機(jī)的瓶頸之一就是IO,為了解決內(nèi)存與磁盤速度不匹配的問題,產(chǎn)生了緩存,將一些熱點(diǎn)數(shù)據(jù)放在內(nèi)存中,隨用隨取,降低連接到數(shù)據(jù)庫的請(qǐng)求鏈接,避免數(shù)據(jù)庫掛掉。需要注意的是,無論是擊穿還是后面談到的穿透與雪崩,都是在高并發(fā)前提下,當(dāng)緩存中某一個(gè)熱點(diǎn)key失效,

為什么會(huì)有擊穿發(fā)生呢?

有兩個(gè)主要原因:

Key過期
Key被頁面置換淘汰

對(duì)于第一個(gè)原因是因?yàn)樵赗edis中,Key有過期時(shí)間,如果某一個(gè)時(shí)刻(假如商城做活動(dòng),零點(diǎn)開始)key失效,那么零點(diǎn)之后對(duì)某一個(gè)商品查詢請(qǐng)求將全都?jí)旱綌?shù)據(jù)庫上,導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫崩。

對(duì)于第二個(gè)原因,因?yàn)閮?nèi)存是有限的,要時(shí)時(shí)刻刻緩存新的數(shù)據(jù),淘汰舊的數(shù)據(jù),所以在一定的頁面置換策略(常見頁面置換算法圖解)中,淘汰數(shù)據(jù),如果某些商品做活動(dòng)之前無人問津,勢(shì)必會(huì)被淘汰。

應(yīng)對(duì)擊穿的處理思路

正常的處理請(qǐng)求如圖:

由于key過期在所難免,高流量來到Redis時(shí),根據(jù)Redis的單線程特性,可以認(rèn)為任務(wù)是在隊(duì)列里依次執(zhí)行的,當(dāng)請(qǐng)求到達(dá)Redis發(fā)現(xiàn)Key過期時(shí),進(jìn)行一個(gè)操作:設(shè)置鎖

這個(gè)流程大概如下:

1. 請(qǐng)求到達(dá)Redis,發(fā)現(xiàn)Redis Key過期,查看有沒有鎖,沒有鎖的話回到隊(duì)列后面排隊(duì)

2. 設(shè)置鎖,注意,這兒應(yīng)該是setnx(),而不是set(),因?yàn)榭赡苡衅渌€程已經(jīng)設(shè)置鎖了

3. 獲取鎖,拿到鎖了就去數(shù)據(jù)庫取數(shù)據(jù),請(qǐng)求返回后釋放鎖。

但是引出了一個(gè)新的問題,如果拿到鎖去拿數(shù)據(jù)的請(qǐng)求然后掛了怎么辦?也就是鎖沒有釋放,其他進(jìn)程都在等鎖,解決辦法是:

對(duì)鎖設(shè)置一個(gè)過期時(shí)間,如果到達(dá)了過期時(shí)間還沒釋放就自動(dòng)釋放,問題又來了,鎖掛了好說,但是如果是鎖超時(shí)呢?也就是在設(shè)定的時(shí)間里數(shù)據(jù)沒有取出來,但是鎖由過期了,常見的思路是,鎖過期時(shí)間值遞增,但是想想不靠譜,因?yàn)榈谝粋€(gè)請(qǐng)求可能超時(shí),如果后面的也超時(shí)呢,接連多次超時(shí)之后,鎖過期時(shí)間值勢(shì)必特別大了,這樣做弊端太多。

另外一個(gè)思路是,再開啟一個(gè)線程,進(jìn)行監(jiān)控,如果取數(shù)據(jù)的線程沒有掛的話,就適當(dāng)延遲鎖的過期時(shí)間。

穿透

穿透主要原因是很多請(qǐng)求都在訪問數(shù)據(jù)庫不存在的數(shù)據(jù),例如一個(gè)賣書的商城一直被請(qǐng)求查詢茶葉產(chǎn)品,由于Redis緩存主要是用來緩存熱點(diǎn)數(shù)據(jù),對(duì)于數(shù)據(jù)庫都不存在的數(shù)據(jù),是沒法緩存的,這種異常流量就會(huì)直接到達(dá)數(shù)據(jù)庫并且返回"沒有"的查詢結(jié)果。

應(yīng)對(duì)這種請(qǐng)求,處理辦法是對(duì)訪問請(qǐng)求加一層過濾器,例如布隆過濾器、增強(qiáng)版布隆過濾器、布谷鳥過濾器,詳情見:Redis布隆過濾器與布谷鳥過濾器

除了布隆過濾器,可以增加一些參數(shù)檢驗(yàn),例如數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)id一般都是遞增的,如果請(qǐng)求 id = -10 這種參數(shù),勢(shì)必繞過Redis,避免這種情況,可以對(duì)用戶真實(shí)性檢驗(yàn)等操作。

雪崩

雪崩,和擊穿類似,不同的是擊穿是一個(gè)熱點(diǎn)Key某時(shí)刻失效,而雪崩是大量的熱點(diǎn)Key在一瞬間失效,網(wǎng)絡(luò)上很多博客都在強(qiáng)調(diào)解決雪崩的策略是隨機(jī)過期時(shí)間,這個(gè)非常不準(zhǔn)確,舉個(gè)例子,銀行做活動(dòng),之前這個(gè)利息系數(shù)為2%,過了零點(diǎn)系數(shù)改為3%,這種情況能將用戶的對(duì)應(yīng)的key改為隨機(jī)過期嗎?如果用的過去的數(shù)據(jù)叫臟數(shù)據(jù)。

明顯不可以,同樣存錢,你存到年底利息300萬,隔壁才200萬,這不得打架啊,開玩笑~

正確的思路是,首先要看看這個(gè)Key過期是不是時(shí)點(diǎn)性有關(guān),時(shí)點(diǎn)性無關(guān)的話,可以隨機(jī)過期時(shí)間解決。

如果是時(shí)點(diǎn)性有關(guān),例如剛剛說的銀行某一天改變某系數(shù),那么就要利用強(qiáng)依賴擊穿方案,策略是先過去的線程更新一下所有key

在后臺(tái)更新熱點(diǎn)key的同時(shí),業(yè)務(wù)層將進(jìn)來的請(qǐng)求延時(shí)一下,例如短暫的睡幾毫秒或者秒,給后面的更新熱點(diǎn)key分散壓力。

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