缓存雪崩

概念

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。

解决方案

加锁排队

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。

public object GetProductListNew()
{
const int cacheTime = 30;
const string cacheKey = "product_list";
const string lockKey = cacheKey; var cacheValue = CacheHelper.Get(cacheKey);
if (cacheValue != null)
{
return cacheValue;
}
else
{
lock (lockKey)
{
cacheValue = CacheHelper.Get(cacheKey);
if (cacheValue != null)
{
return cacheValue;
}
else
{
cacheValue = GetProductListFromDB(); //这里一般是 sql查询数据。
CacheHelper.Add(cacheKey, cacheValue, cacheTime);
}
}
return cacheValue;
}
}

缓存标记

加锁排队只是为了减轻数据库的压力,并没有提高系统吞吐量。假设在高并发下,缓存重建期间key是锁着的,这是过来1000个请求999个都在阻塞的。同样会导致用户等待超时,这是个治标不治本的方法。还有一个解决办法解决方案是: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。

public object GetProductListNew()
{
const int cacheTime = 30;
const string cacheKey = "product_list";
//缓存标记。
const string cacheSign = cacheKey + "_sign"; var sign = CacheHelper.Get(cacheSign);
//获取缓存值
var cacheValue = CacheHelper.Get(cacheKey);
if (sign != null)
{
return cacheValue; //未过期,直接返回。
}
else
{
CacheHelper.Add(cacheSign, "1", cacheTime);
ThreadPool.QueueUserWorkItem((arg) =>
{
cacheValue = GetProductListFromDB(); //这里一般是 sql查询数据。
CacheHelper.Add(cacheKey, cacheValue, cacheTime*2); //日期设缓存时间的2倍,用于脏读。
}); return cacheValue;
}
}

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。

这样做后,就可以一定程度上提高系统吞吐量。

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。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。

解决的办法就是: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,这种办法最简单粗暴。

public object GetProductListNew()
{
const int cacheTime = 30;
const string cacheKey = "product_list"; var cacheValue = CacheHelper.Get(cacheKey);if (cacheValue != null)
{
return cacheValue;
}
else
{
cacheValue = GetProductListFromDB(); //数据库查询不到,为空。 if (cacheValue == null)
{
cacheValue = string.Empty; //如果发现为空,设置个默认值,也缓存起来。
}
CacheHelper.Add(cacheKey, cacheValue, cacheTime); return cacheValue;
}
}

把空结果,也给缓存起来,这样下次同样的请求就可以直接返回空了,即可以避免当查询的值为空时引起的缓存穿透。同时也可以单独设置个缓存区域存储空值,对要查询的key进行预先校验,然后再放行给后面的正常缓存处理逻辑。

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。这样避免,用户请求的时候,再去加载相关的数据。

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WEB系统启动的时候加载。

  3、定时刷新缓存。

缓存更新

缓存淘汰的策略有两种:

  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。

  两者各有优劣,第一种的缺点是维护大量缓存的key是比较麻烦的,第二种的缺点就是每次用户请求过来都要判断缓存失效,逻辑相对比较复杂,具体用哪种方案,大家可以根据自己的应用场景来权衡。1. 预估失效时间 2. 版本号(必须单调递增,时间戳是最好的选择)3. 提供手动清理缓存的接口。

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