缓存问题总结

使用缓存时,一次请求过来,可能访问到缓存或数据库,这样就可能出现以下场景,主要问题在缓存和数据库的数据不一致问题

缓存穿透
出现原因

请求中的key在缓存和数据库都没有,数据库查询不到数据,每次请求就直达数据库,这就是缓存穿透

解决方案
  1. 布隆过滤器,同步数据库的key,不存在的直接过滤
  2. 缓存空对象,设置过期时间,防止数据不一致
缓存击穿
出现原因

数据库有请求的key,缓存还没有生成或者过期了,如果此时对key集中访问,就会导致并发请求全部到达数据库,造成缓存击穿。

解决方案
  1. 缓存预热,提前生成key
  2. 设置热点数据不过期
  3. 缓存过期重建时加锁,确保只有一个请求访问数据库重建缓存
缓存雪崩
出现原因

缓存中的key同时过期

解决方案
  1. 设置key的过期时间时增加随机数
  2. 设置热点数据不过期
  3. 重建缓存时加锁限流
  4. key设置过期标志,标志时间比key早一半时间,查缓存时如果标志过期,另起线程去更新缓存,同时返回原来缓存的数据
缓存预热
方案
  1. 数据量小,启动时直接加载到缓存
  2. 数据量多,通过定时加载刷新
  3. 数据量过多,只加载热点数据
缓存降级
原因

网络原因缓存超时或缓存服务器宕机

方案
  1. 根据服务重要级制定对应的策略
  2. 自动降级加人工降级加告警
缓存更新
更新策略
  • Cache Aside 模式

    读:从cache读数据,有则返回,没有从数据库读,同时更新缓存
    写:先把数据存到数据库中,成功后,再让缓存失效

  • read/write through模式

    这个模式其实就是将 缓存服务 作为主要的存储,应用的所有读写请求都是直接与缓存服务打交道,而不管最后端的数据库了,数据库的数据由缓存服务来维护和更新。不过缓存中数据变更的时候是同步去更新数据库的,在应用的眼中只有缓存服务。

  • Write Behind模式。

    在更新数据的时候,只更新缓存,不更新数据库,而我们的缓存会异步地批量更新数据库

可能存在问题
  • Cache Aside 模式:假设缓存刚好到期失效时,读请求从db中读取数据,写请求更新完数据后再失效缓存后,读请求将旧数据存入到缓存中,这种情况也会导致脏数据的问题。实际上这种情况发生的概率很低,要发生这种情况的前提条件是写数据库要先于读数据库完成,一般而言读数据库相比于写数据库要耗时更短,这种前提条件成立的概率很低,可通过延时双删避免(先休眠1再次失效缓存);如果是删除缓存失败,可通过canal订阅binlog日志提取key进行循环删除
  • read/write through模式:对缓存服务的稳定性有较大要求,增加新缓存节点时还会有初始状态空数据问题。
  • Write Behind模式:速度很快,效率会非常高,但是数据的一致性比较差,还可能会有数据的丢失情况,实现逻辑也较为复杂。
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