12.缓存

用户请求

1.缓存特征:

  • 命中率:命中数/(命中数+没有命中数),命中率越高,缓存收益越高,抗并发能力越强。
  • 最大元素(空间)
  • 清空策略:FIFO、LFU、LRU、过期时间、随机等。

2.影响命中率因素:

  • 业务场景和业务需求:适合读多写少的场景,以及实时性要求。
  • 缓存设计(粒度和策略):一般缓存的粒度越小,命中率就越高。
  • 缓存容量和基础设施:容量和可扩展考虑,单机或分布式,缓存失效处理等。

3.缓存分类与应用场景

  • 本地缓存:编程实现(成员变量、局部变量、静态变量)、Guava Cache
  • 分布式缓存:Memcache、Redis

4.Guava Cache

谷歌开源工具库,灵感来源于ConcurrentHashMap。

5.Memcache
开源分布式产品之一,本身不提供分布式解决方案,在服务端是多个Memcache的堆积,搭建简单。分布式主要是在客户端通过路由实现。采用一次性哈希算法。


内存结构图

chunk是真正存放数据的地方,同一组大小固定。value存放地点与value大小有关,被存放到与chunk大小最接近的slab中。

6.redis
非关系型数据库,性能高,数据类型丰富等。适用于取最新单个数据操作、排行榜topN、实时系统、队列系统等。

7.高并发场景下缓存常见问题

  • 缓存一致性问题:依赖缓存过期与更新策略。
  • 缓存并发问题:缓存过期后会尝试从数据库获取数据,高并发时或者某个key更新时压力增大。

    可以尝试锁机制。

  • 缓存穿透问题:

    高并发场景下,某个key被高并发访问没有被命中,尝试从后端数据库获取,导致数据库请求压力增大,当数据库该key对应的数据本身为空时,导致数据库并发执行很多不必要的操作,导致巨大冲击。解决方式:

  • 缓存空对象(非null),缓存单个对象,可以通过标识区分;缓存空集和。
  • 单独过滤处理,对所有key对应为空的进行处理,在请求前进行拦截,这样避免请求到达数据库,适合命中不高,更新不频繁的数据。
  • 缓存雪崩现象:由于缓存原因,导致大量请求到达数据库,从而导致数据库崩溃,整个系统崩溃。原因多种:缓存并发、缓存穿透、缓存抖动、缓存周期性集中失效(设置不同过期时间)。应用架构角度:通过限流、降级、熔断等手段降低影响,也可以用多级缓存。多进行压力测试,模拟真实场景。

    缓存抖动:由于缓存节点故障导致,可通过一致性哈希算法解决。

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