缓存雪崩:

缓存雪崩是指大量的应用请求无法在 Redis 缓存中进行处理,紧接着,应用将大量请求发送到数据库层,导致数据库层的压力激增。

两个原因:

原因一、缓存中有大量数据同时过期,导致大量请求无法得到处理。

        具体来说,当数据保存在缓存中,并且设置了过期时间时,如果在某一个时刻,大量数据同时过期,此时,应用再访问这些数据的话,就会发生缓存缺失。紧接着,应用就会把请求发送给数据库,从数据库中读取数据。如果应用的并发请求量很大,那么数据库的压力也就很大,这会进一步影响到数据库的其他正常业务请求处理。

        一般来说,一个 Redis 实例可以支持数万级别的请求处理吞吐量,而单个数据库可能只能支持数千级别的请求处理吞吐量,它们两个的处理能力可能相差了近十倍。由于缓存雪崩,Redis 缓存失效,所以,数据库就可能要承受近十倍的请求压力,从而因为压力过大而崩溃。

解决方法:

1、避免给大量的数据设置相同的过期时间,设置随机的过期时间

        可以避免给大量的数据设置相同的过期时间。如果业务层的确要求有些数据同时失效,你可以在用 EXPIRE 命令给每个数据设置过期时间时,给这些数据的过期时间增加一个较小的随机数(例如,随机增加 1~3 分钟),这样一来,不同数据的过期时间有所差别,但差别又不会太大,既避免了大量数据同时过期,同时也保证了这些数据基本在相近的时间失效,仍然能满足业务需求

2、通过服务降级(针对不同的数据采取不同的处理方式)

        当业务应用访问的是非核心数据(例如电商商品属性)时,暂时停止从缓存中查询这些数据,而是直接返回预定义信息、空值或是错误信息;

当业务应用访问的是核心数据(例如电商商品库存)时,仍然允许查询缓存,如果缓存缺失,也可以继续通过数据库读取。

原因二、Redis 缓存实例发生故障宕机了

解决方法:

1、在业务系统中实现服务熔断(暂停业务应用对缓存系统的接口访问)

        所谓的服务熔断,是指在发生缓存雪崩时,为了防止引发连锁的数据库雪崩,甚至是整个系统的崩溃,我们暂停业务应用对缓存系统的接口访问。再具体点说,就是业务应用调用缓存接口时,缓存客户端并不把请求发给 Redis 缓存实例,而是直接返回,等到 Redis 缓存实例重新恢复服务后,再允许应用请求发送到缓存系统。这样一来,我们就避免了大量请求因缓存缺失,而积压到数据库系统,保证了数据库系统的正常运行。

2、请求限流机制(请求入口前端控制每秒进入系统的请求数)

        服务熔断虽然可以保证数据库的正常运行,但是暂停了整个缓存系统的访问,对业务应用的影响范围大。为了尽可能减少这种影响,我们也可以进行请求限流。这里说的请求限流,就是指,我们在业务系统的请求入口前端控制每秒进入系统的请求数,避免过多的请求被发送到数据库。我给你举个例子。假设业务系统正常运行时,请求入口前端允许每秒进入系统的请求是 1 万个,其中,9000 个请求都能在缓存系统中进行处理,只有 1000 个请求会被应用发送到数据库进行处理。一旦发生了缓存雪崩,数据库的每秒请求数突然增加到每秒 1 万个,此时,我们就可以启动请求限流机制,在请求入口前端只允许每秒进入系统的请求数为 1000 个,再多的请求就会在入口前端被直接拒绝服务。所以,使用了请求限流,就可以避免大量并发请求压力传递到数据库层。

使用服务熔断或是请求限流机制,来应对 Redis 实例宕机导致的缓存雪崩问题,是属于“事后诸葛亮”,也就是已经发生缓存雪崩了,我们使用这两个机制,来降低雪崩对数据库和整个业务系统的影响。

3、事前预防(Redis缓存主从集群)

        通过主从节点的方式构建 Redis 缓存高可靠集群。如果 Redis 缓存的主节点故障宕机了,从节点还可以切换成为主节点,继续提供缓存服务,避免了由于缓存实例宕机而导致的缓存雪崩问题。缓存雪崩是发生在大量数据同时失效的场景下,而接下来我要向你介绍的缓存击穿,是发生在某个热点数据失效的场景下。和缓存雪崩相比,缓存击穿失效的数据数量要小很多,应对方法也不一样,我们来看下。

注:如果有其他的分析和解决方法欢迎各位留言讨论哈~~

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