Redis缓存key老化逐出导致并发请求穿透至数据库

╰半夏微凉° 2022-05-26 06:43 155阅读 0赞

目前高并发项目会在数据库之上引入数据缓存：

## 1. 缓存雪崩 ##

缓存雪崩可能是因为数据未加载到缓存中，或者缓存同一时间大面积的失效，从而导致所有请求都去查数据库，导致数据库CPU和内存负载过高，甚至宕机。

我的理解的雪崩效应是在分层服务调用的系统中，当一个较为基础的服务a因某种原因不可用，导致其调用服务b，c也不可用，而b的不可用又导致其调用服务e，f的不可用，不可用的服务就好像滚雪球一样越滚越大，最后导致系统出现严重故障。我们称之为雪崩效应。如图。

![70][]

以此为例，当数据库主备都不可用时，将导致其调用服务的关联失效（红色组件）

## 2. 基于redis数据过时失效的策略 ##

在缓存过期的短时间内存在数据库短暂压力问题，如下：

![70 1][]

为解决上述问题（主要是后者），可采用一下解决方案如下：

![70 2][]

这里我们以两个键值对的缓存代替之前的一个，将缓存时间（key-time),和缓存数据（key-data）分离，这样：

1.  当缓存过期时，第一个线程发现key-time没有，则先更新key-time；
2.  然后去查询数据库（或任何比较耗时的数据查询方式），并更新key-data的值；
3.  当后续线程来获取数据时，虽然第一个还没有从数据库查完并更新缓存，但发现key-time存在，会获取旧的数据。

虽然按这种方式获取的数据中c类型的数据为旧数据，但可以做到：在缓存过期时不至于在短时间内对数据库造成较高压力（解决第2个问题）。在数据库不可用，同时缓存过期的时候，其调用服务皆不可用，造成连锁反应，而已该解决方式，则可以返回过期数据，为修复数据库赢得宝贵时间（缓解雪崩效应）  
示例代码：

**Redis 获取数据**

public static String get(String key)
        {
            Jedis jedis = null;
            int redisIndex = RedisUtils.getRedisIndex(key);
            try
            {
                jedis = getRedis(redisIndex);
                jedis.select(1);
                // 缓存过期 && 获取锁成功
                // setnx:原子操作，如果不存在则设置值，并返回1。如果缓存存在，则返回0，设置缓存失败
                if (jedis.setnx("lock_" + key, System.currentTimeMillis() + "") == 1)
                {
                    /**
                     * 将锁的有效时间设为60s，在60s内如果查询数据库成功，则更新该锁的失效时间=缓存时间。 如果60s内出现异常，则60s后第一个请求又会去访问数据库...
                     * 返回null表示没有查询到数据库，外层代码会通过数据库获取数据
                     */
                    jedis.expire("lock_" + key, 60);
                    return null;
                }
                // (缓存未过期) || (缓存过期，但是获取锁失败) then 返回旧的数据
                else
                {
                    jedis.select(0);
                    return jedis.get(key);
                }
            }
            catch (JedisException e)
            {
                if (jedis != null)
                {
                    returnBrokenResource(jedis, redisIndex);
                    // 避免在finally中再次关闭reids
                    jedis = null;
                }
                throw e;
            }
            finally
            {
                if (jedis != null)
                {
                    returnResource(jedis, redisIndex);
                }
            }
        }

**Redis 缓存数据**

public static boolean set(String key, String value, int seconds)
        {
            Jedis jedis = null;
            int redisIndex = RedisUtils.getRedisIndex(key);
            try
            {
                jedis = getRedis(redisIndex);
                if (seconds > 0)
                {
                    // 添加缓存，缓存有效时间=真实时间+1天
                    jedis.setex(key, seconds + 60 * 60 * 24, value);
                    jedis.select(1);
                    // 添加缓存锁，有效时间 =真实时间
                    jedis.setex("lock_" + key, seconds, System.currentTimeMillis() + "");
                }
                else
                {
                    jedis.set(key, value);
                    jedis.select(1);
                    jedis.set("lock_" + key, System.currentTimeMillis() + "");
                }
                return true;
            }
            catch (JedisException e)
            {
                if (jedis != null)
                {
                    returnBrokenResource(jedis, redisIndex);
                    // 避免在finally中再次关闭reids
                    jedis = null;
                }
                throw e;
            }
            finally
            {
                if (jedis != null)
                {
                    returnResource(jedis, redisIndex);
                }
            }
        }

[70]: /images/20220526/6da3f33fb4ad44ae8d6bcbe6f89ca711.png
[70 1]: /images/20220526/40181e00dd3443e3aa7543865673117a.png
[70 2]: /images/20220526/edd70d85d7c1421980af6c16e9831207.png