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解決Redis中擊穿的方案
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對(duì)于高并發(fā)系統(tǒng)中對(duì)緩存的依賴性越來(lái)越強(qiáng)，緩存擊穿也成為了我們必須要面對(duì)和解決的一個(gè)問(wèn)題。而Redis是當(dāng)前最受歡迎的緩存服務(wù)，它除了有著快速高效的讀寫(xiě)性能，還提供了多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和豐富的功能。但是，Redis也存在著緩存擊穿的問(wèn)題。本文將為大家提出一些在Redis中解決緩存擊穿的方案。
一、緩存擊穿
所謂緩存擊穿就是緩存中沒(méi)有而業(yè)務(wù)又迫切需要的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致大量的請(qǐng)求同時(shí)落到數(shù)據(jù)庫(kù)上，使得系統(tǒng)的并發(fā)量出現(xiàn)了大量的提升，從而導(dǎo)致了數(shù)據(jù)庫(kù)的阻塞甚至宕機(jī)的問(wèn)題。
二、原因分析
導(dǎo)致Redis中緩存擊穿的原因在于：對(duì)于某些熱點(diǎn)數(shù)據(jù)，其緩存可能因?yàn)槟承┰蛲蝗皇?，而此時(shí)又有大量的請(qǐng)求涌入，導(dǎo)致了緩存的不可用，而數(shù)據(jù)庫(kù)卻不得不被大量的請(qǐng)求所占用并進(jìn)行處理，最終導(dǎo)致了緩存擊穿的問(wèn)題。
三、解決方案
1. 應(yīng)用層緩存降級(jí)
當(dāng)Redis中某些熱點(diǎn)數(shù)據(jù)失效或者為空時(shí)，我們可以通過(guò)在應(yīng)用層做一個(gè)簡(jiǎn)單的緩存降級(jí)處理來(lái)解決緩存擊穿的問(wèn)題。例如，我們可以使用雙重檢測(cè)鎖（Double-checking Locking）來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。
public Object getFromCache(String KEY) {
//從Redis中獲取緩存數(shù)據(jù)
Object result = getFromRedis(key);
if (result == null) {
//使用鎖，避免大量的請(qǐng)求同時(shí)落到數(shù)據(jù)庫(kù)上
synchronized (this) {
//再次從Redis中獲取數(shù)據(jù)
result = getFromRedis(key);
//如果Redis中沒(méi)有數(shù)據(jù)，則從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取數(shù)據(jù)并緩存到Redis中
if (result == null) {
result = getFromDB(key);
putToRedis(key, result);
}
}
}
return result;
}
可以看到，雙重檢測(cè)鎖解決了請(qǐng)求搶占的問(wèn)題，一旦Redis中沒(méi)有數(shù)據(jù)，請(qǐng)求會(huì)進(jìn)入同步塊中，此時(shí)只有一個(gè)請(qǐng)求會(huì)進(jìn)行Redis和數(shù)據(jù)庫(kù)的交互，其余的請(qǐng)求則會(huì)等待。
2. 對(duì)緩存設(shè)置過(guò)期時(shí)間
我們可以設(shè)置一個(gè)短期緩存與長(zhǎng)期緩存共同存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。其中，短期緩存時(shí)間刻意定得比較短，以防止熱點(diǎn)數(shù)據(jù)在過(guò)期之后請(qǐng)求直接落到數(shù)據(jù)庫(kù)上。例如，我們可以將短期緩存設(shè)置為1分鐘，長(zhǎng)期緩存則設(shè)為1個(gè)小時(shí)。
public Object getFromCache(String key) {
//從短期緩存中獲取數(shù)據(jù)
Object result = getFromRedis(shortTermCacheKey);
if (result == null) {
//從長(zhǎng)期緩存中獲取數(shù)據(jù)
result = getFromRedis(longTermCacheKey);
if (result == null) {
//從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)到長(zhǎng)期和短期緩存中
result = getFromDB(key);
putToRedis(shortTermCacheKey, result, SHORT_TERM_CACHE_TIMEOUT);
putToRedis(longTermCacheKey, result, LONG_TERM_CACHE_TIMEOUT);
}
}
return result;
}
在這種情況下，熱點(diǎn)數(shù)據(jù)在失效后不會(huì)直接被請(qǐng)求落到數(shù)據(jù)庫(kù)上，而是會(huì)先去檢查短期緩存中是否有，如果沒(méi)有再去檢查長(zhǎng)期緩存中是否存在。
3. 對(duì)空值緩存設(shè)置過(guò)期時(shí)間
如果Redis中某些數(shù)據(jù)失效，其對(duì)應(yīng)的空值則應(yīng)該設(shè)置一個(gè)較短的過(guò)期時(shí)間。例如，我們可以將空值的緩存過(guò)期時(shí)間設(shè)置為5~10分鐘。
public Object getFromCache(String key) {
//從Redis中獲取緩存數(shù)據(jù)
Object result = getFromRedis(key);
if (result == null) {
//從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取數(shù)據(jù)
result = getFromDB(key);
if (result != null) {
//將數(shù)據(jù)緩存到Redis中
putToRedis(key, result);
} else {
//將空值緩存到Redis中
putToRedis(key, EMPTY_VALUE, EMPTY_VALUE_CACHE_EXPIRATION);
}
} else if (result == EMPTY_VALUE) {
//防止空值搶占Redis中位置，將空值的過(guò)期時(shí)間設(shè)為5~10分鐘
putToRedis(key, result, EMPTY_VALUE_CACHE_EXPIRATION);
}
return result;
}
在這種情況下，如果Redis中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是空值并且沒(méi)有過(guò)期，那么短時(shí)間內(nèi)多次訪問(wèn)的請(qǐng)求都會(huì)直接返回空值，避免了對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的請(qǐng)求。只有當(dāng)空值過(guò)期之后，Redis才會(huì)將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)至數(shù)據(jù)庫(kù)。
四、總結(jié)
緩存是提升系統(tǒng)性能的重要手段，而緩存擊穿問(wèn)題又是我們經(jīng)常要面對(duì)的挑戰(zhàn)。本文提出了三種常見(jiàn)的解決策略，可以根據(jù)具體情況選擇合適的方案。在應(yīng)用程序中使用這些策略，可以避免緩存擊穿問(wèn)題，提高系統(tǒng)的性能和可用性。
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