Redis:缓存小知识

一、 二八定律

网站访问数据的特点大多数呈现在"二八定律":80%的业务访问集中在20%的数据上。这时为了减轻数据的压力和提高网站的数据访问速度,则可以使用缓存机制来优化网站。

二、热数据冷数据温数据

  数据的冷热是根据数据被访问的频率来决定的,被频繁访问的数据被存在快速的存储器(热数据),    访问频率较低的被称为温数据,访问量极少的则称为冷数据

三、缓存雪崩

    概念:指缓存设置的过期时间相同,导致所有缓存在同一时间全部过期,给后端DB造成巨大的查询压力

    解决:设置不同的缓存过期时间,先固定一个过期时间,实际缓存过期时间可在此基础上增加一个随机时间。(随机时间可以设置的长一些,比如1-7分钟)

四、缓存穿透

    概念:,缓存穿透指的是,每次查询都会无法在DB中命中,有可能是恶意发起的访问。

    发现:可在代码中进行统计,包括 ,访问总次数,缓存命中次数,DB查询次数,若发现DB查询次数非常接近访问总次数,则说明出现了缓存穿透的情况。

    解决:

1)缓存空数据:若此次访问DB中没有命中(即返回的数据为(NULL)空),也将结果放入缓存中,即下次访问命中缓存,返回空数据。但如此一来会导致缓存中出现大量的无用NULL数据,可以给值为NULL的数据设置一个较短的缓存时间来解决。此种方法还会导致数据不一致的问题。

2)布隆过滤器:先将存在的数据存入布隆过滤器,进行首次的过滤,若布隆过滤器中不存在则直接返回NULL。

五、缓存预热

 缓存预热就是系统上线后,提前将相关的缓存数据直接加载到缓存系统。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!

 缓存预热解决方案:

(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;

六、缓存更新

除了缓存服务器自带的缓存失效策略之外(Redis默认的有6中策略可供选择),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。

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。

七、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(如加入购物车、结算)。

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

八、Redis的内存淘汰策略

Redis的内存淘汰策略是指在Redis的用于缓存的内存不足时,怎么处理需要新写入且需要申请额外空间的数据。

noeviction:当内存不足以容纳新写入数据时,新写入操作会报错。

allkeys-lru:当内存不足以容纳新写入数据时,在键空间中,移除最近最少使用的key。

allkeys-random:当内存不足以容纳新写入数据时,在键空间中,随机移除某个key。

volatile-lru:当内存不足以容纳新写入数据时,在设置了过期时间的键空间中,移除最近最少使用的key。

volatile-random:当内存不足以容纳新写入数据时,在设置了过期时间的键空间中,随机移除某个key。

volatile-ttl:当内存不足以容纳新写入数据时,在设置了过期时间的键空间中,有更早过期时间的key优先移除。

九、Redis的过期策略

我们都知道,Redis是key-value数据库,我们可以设置Redis中缓存的key的过期时间。Redis的过期策略就是指当Redis中缓存的key过期了,Redis如何处理。

过期策略通常有以下三种:

定时过期:每个设置过期时间的key都需要创建一个定时器,到过期时间就会立即清除。该策略可以立即清除过期的数据,对内存很友好;但是会占用大量的CPU资源去处理过期的数据,从而影响缓存的响应时间和吞吐量。

惰性过期:只有当访问一个key时,才会判断该key是否已过期,过期则清除。该策略可以最大化地节省CPU资源,却对内存非常不友好。极端情况可能出现大量的过期key没有再次被访问,从而不会被清除,占用大量内存。

定期过期:每隔一定的时间,会扫描一定数量的数据库的expires字典中一定数量的key,并清除其中已过期的key。该策略是前两者的一个折中方案。通过调整定时扫描的时间间隔和每次扫描的限定耗时,可以在不同情况下使得CPU和内存资源达到最优的平衡效果。

(expires字典会保存所有设置了过期时间的key的过期时间数据,其中,key是指向键空间中的某个键的指针,value是该键的毫秒精度的UNIX时间戳表示的过期时间。键空间是指该Redis集群中保存的所有键。)

Redis中同时使用了惰性过期和定期过期两种过期策略。

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