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阿里面试题:缓存穿透、击穿、雪崩、热门数据失效问题的解决方案
2019-11-10 22:11:00

尽管曾经触摸过,多多少少了解了一些。可是之前自己并没有好好记载这些内容,在真实面试的时分,并没有答复得出来。今日记载一下,长长记忆。

在咱们的往常的项目中多多少少都会运用到缓存,因为一些数据咱们没有必要每次查询的时分都去查询到数据库。

特别是高 QPS 的体系,每次都去查询数据库,关于你的数据库来说将是灾祸。

今日咱们不牵涉多级缓存的常识,就把体系运用到的缓存计划,不管是一级仍是多级的都统称为缓存,首要是为了叙述运用缓存的时分或许会遇到的一些问题以及一些处理办法。

咱们运用缓存时,咱们的事务体系大约的调用流程如下图:

当咱们查询一条数据时,先去查询缓存,假如缓存有就直接回来,假如没有就去查询数据库,然后回来。这种状况下就或许会呈现一些现象。

2 缓存穿透

2.1 什么是缓存穿透

正常状况下,咱们去查询数据都是存在。

那么恳求去查询一条压根儿数据库中底子就不存在的数据,也便是缓存和数据库都查询不到这条数据,可是恳求每次都会打到数据库上面去。

这种查阿里面试题:缓存穿透、击穿、雪崩、热门数据失效问题的解决方案询不存在数据的现象咱们称为缓存穿透。

2.2 穿透带来的问题

试想一下,假如有黑客会对你的体系进行进犯,拿一个不存在的id 去查询数据,会发作很多的恳求到数据库去查询。或许会导致你的数据库因为压力过大而宕掉。

2.3 处理办法

2.3.1 缓存空值

之所以会发作穿透,便是因为缓存中没有存储这些空数据的key。然后导致每次查询都到数据库去了。

那么咱们就可认为这些key对应的值设置为null 丢到缓存里边去。后边再呈现查询这个key 的恳求的时分,直接回来null 。

这样,就不用在到数据库中去走一圈了,可是别忘了设置过期时刻。

2.3.2 BloomFilter

BloomFilter 类似于一个hbase set 用来判别某个元素(key)是否存在于某个调会集。

这种方法在大数据场景运用比较多,比方 Hbase 中运用它去判别数据是否在磁盘上。还有在爬虫场景判别url 是否现已被爬取过。

这种计划能够加在第一种计划中,在缓存之前在加一层 BloomFilter ,在查询的时分先去 BloomFilter 去查询 key 是否存在,假如不存在就直接回保安来,存在再走查缓存 - 查 DB。

流程图如下:

2.4 怎么挑选

针关于一些歹意进犯,进犯带过来的很多key 是不存在的,那么咱们选用第一种计划就会缓存很多不存在key的数据。

此刻咱们选用第一种计划就不适宜了,咱们彻底阿里面试题:缓存穿透、击穿、雪崩、热门数据失效问题的解决方案能够先对运用第二种计划进行过滤掉这些key。

针对这种key反常多、恳求重复率比较低的数据,咱们就没有必要进行缓存,运用第二种计划直接过滤掉。

而关于空数据的key有限的,重复率比较高的,咱们则能够选用第一种方法进行缓存。

3 缓存击穿

3.1 什么是击穿

缓存击穿是咱们或许遇到的第二个运用缓存计划或许遇到的问题。

在往常高并发的体系中,很多的恳求一起查询一个 key 时,此刻这个key正好失效了,就会导致很多的恳求都打到数据库上面去。这种现象咱们称为缓存击穿。

3.2 会带来什么问题

会形成某一时刻数据库恳求量过大,压力剧增。

3.3 怎么处理

上面的现象是多个线程一起去查询数据库的这条数据,那么咱们能够在第一个查询数据的恳求上运用一个 互斥锁来锁住它。

其他的线程走到这一步拿不到锁就等着,等第一个线程查询到了数据,然后做缓存。后边的线程进来发现现已有缓存了,就直接走缓存。

4、缓存雪崩

4.1 什么是缓存雪崩

缓存雪崩的状况是说,当某一时刻发作大规模的缓存失效的状况,比方你的缓存服务宕机了,会有很多的恳求进来直接打到DB上面。成果便是DB 称不住,挂掉。

4.2 处理办法

4.2.1 事前:

运用集群缓存,确保缓存服务的高可用

这种计划便是在发作雪崩前对缓存集群完成高可用,假如是运用 Redis,能够运用 主从+岗兵 ,Redis Cluster 来防止 Redis 全盘溃散的状况。

4.2.2 事中:

ehcache本地缓存 + Hystrix限流降级,防止MySQL被打死

运用 ehcache 本地缓存的意图也是考虑在 Redis Cluster 彻底不可用的时分,ehcache 本地缓存还能够支撑一阵。

运用 Hystrix进行限流 降级 ,比方一秒来了5000个恳求,咱们能够设置假定只能有一秒 2000个恳求能经过这个组件,那么其他剩下的 3000 恳求就会走限流逻辑。

然后去调用咱们自己开发的降级组件(降级),比方设置的一些默认值呀之类的。以此来维护最终的 MySQL 不会被很多的恳求给打死。

4.2.3 过后:

敞开Redis耐久化机制,赶快康复缓存集群

一旦重启,就能从磁盘上主动加载数据康复内存中的数据。

防止雪崩计划如下图所示:

5 处理热门数据会集失效问题

咱们在设阿里面试题:缓存穿透、击穿、雪崩、热门数据失效问题的解决方案置缓存的时分,一般会给缓存设置一个失效时刻,过了这个时刻,缓存就失效了。

关于一些热门的数据来说,当缓存失效今后会存在很多的恳求过来,然后打到数据库去,然后或许导致数据库溃散的状况。

5.1 处理办法

5.1.1 设置不同的失效时刻

为了防止这些热门的数据会集失效,那么咱们在设置缓存过期时刻的时分,咱们让他们失效的时刻错开。

比方在一个根底的时刻上加上或许减去一个范围内的随机值。

5.1.2 互斥锁

结合上面的击穿的状况,在第一个恳求去查询数据库的时分对他加一个互斥锁,其他的查询恳求都会被堵塞住,直到锁被开释,然后维护数据库。

可是也是因为它会堵塞其他的线程,此刻体系吞吐量会下降。需求结合实际的事务去考虑是否要这么做。