Redis并发下的cache misses处理--并发排他

目录

1.Read模式：

1.布隆过滤器：缓存穿透

2.并发排他 

3.小总结：

2.Write模式：双写一致性 

3.Redis分布式锁：

4.Redis缓存存什么数据：

参考文章：

---

Cache-aside模型包括两种模式：read模式和write模式

1.Read模式：

Note:查询不能保证强一致性。

下面讲述这种模式下会遇到的问题，以及解决方案。

并发读缓存可能遇到的问题：缓存穿透，缓存击穿，雪崩，预热，都是Redis缓存里没有对应数据的情况，这种时候如果发生并发读怎么办？分两种情况：

• Redis&DB都没有数据（缓存穿透），使用布隆过滤器，将数据库中的数据通过多次hash，以bit的方式存储到布隆过滤器的bitMap数组，并发请求过来的时候，请求的数据也要经过这样的多次hash，找到对应的多个bit，如果都是1，则认为数据库中是存在的，放行；如果有任何一个bit为0，则直接返回，找不到数据。放行的请求的请求数据有可能在数据库中也是没有的（hash碰撞，但是这种情况很少），那么则在Redis 缓存中设置value为null（一定要加过期时间，因为，万一数据库中有数据了呢？？？）。这样两种办法结合，就能很好的解决缓存穿透问题。
• Redis中没有数据，但是DB中有（缓存击穿、雪崩、预热失败的情况），这个时候并发来了，需要采用并发排他的方式来处理。

1.布隆过滤器：缓存穿透

举例：系统数据库中商品编号为1到100，我们可以为商品创建一个布隆过滤器，然后将商品编号1到100都添加到布隆过滤器中，前端查找商品的时候，使用商品编号去布隆过滤器中查找

• 如果布隆过滤器中存在该商品编号，直接查询redis缓存，如果布隆过滤器出现误判（概率很小），在redis中不存在，并且在数据库中也不存在（缓存穿透），则设置 set key null，并且一定要设置过期时间，万一后面增加了这种商品呢？
• 如果不存在，直接返回找不到商品

具体示例代码如下图所示：设置了误判率为%1

布隆过滤器在项目中的使用流程：

如果商品信息在数据库中被删除了，怎么办？

2.并发排他 

现在我们单就缓存击穿和预热的情况（缓存里没有数据，但是数据库中有数据）来研究一下。

并发排他说白了就是并发请求来了，但是Redis缓存中没有数据，这时候应该只让一个线程去数据库拿数据，然后放入缓存，然后其它线程从缓存中取数据。

下面以我们在实际项目中遇到的问题，来讲述一下并发排他

预热：

为了达到预期的并发处理能力，我们在查询的时候采用Redis缓存，但是一开始Redis里并没有缓存对应的数据，我们需要先将数据从数据库中取出，然后存储到Redis中，在高并发情况下应该怎么处理？所有请求都去数据库取数据，然后存储到Redis中？显然这是不合理的，只要由一个线程（请求）去访问数据库，将获取的数据存入Redis，其它请求只需要从Redis中获取就好了。

要达到上述效果，就需要加锁，如果系统做了集群，那么就要考虑使用分布式锁，正好Redisson为我们提供了分布式锁功能，就用它了。

下面这段代码就是用了Redis分布式锁保证只有一个线程去访问数据库并将结果存入Redis。

但是能看出来这里有什么问题吗？？？

在并发的情况下，如果有几百个请求在同一时刻打过来，同时发现缓存里没有数据，那肯定不能都去数据库里取数据，然后再写入缓存，只需要一个线程去做这件事情就行了。

这一个线程拿到锁，然后从数据库拿到数据，并且存入Redis缓存，然后其它的请求从Redis缓存里取数据就行了。

其它请求不用每次都在那里(while循环里)等着拿锁，在拿锁之前先看看能不能从Redis缓存里取出数据（第一个线程大概率已经写入了），如果有Redis数据，我不用再去拿锁了，拿锁的话线程要在这里干等着。

直接能从Redis里拿到数据，我还去拿锁干什么？正常情况下，一个线程（请求）拿锁然后把事情做了（数据写到Redis缓存），其它请求不需要拿到锁之后才能从Redis缓存里取，可以在拿锁之前取一次，一般就取到了。

现在是每个请求都要拿锁之后才能从Redis取数据，这是一个挨着一个，排队取。while循环里就只有拿锁的操作，拿到锁之后才能继续从Redis里获取数据。在while循环里，我拿锁之前，先获取一次Redis缓存数据，不要先去获取Redis分布式锁。

代码应该改成这样：

3.小总结：

2.Write模式：双写一致性 

在需要修改数据的时候，怎样保证数据库和Redis缓存中数据一致性？？？

补充：先写数据库，再删缓存，可能发生删除缓存失败的情况，为了应对这种情况，缓存要设置过期，还有就是可以使用延迟双删 

类似的理论：拿java中的volatile举例说明，其实就是无缓存性质保证数据的一致性。

下面是双写的四种方案的介绍：

 

为什么说违背了cache的意义？这样解释：缓存是为了提高读性能的，写的时候没有必要一定要写缓存，因为写缓存之后，没有并发去读，这是浪费Redis内存。当然了，如果确定后续会接着发生并发读，那么可以考虑写入数据库并写入缓存。 

canal不知道知道哪些数据是热点数据，需要放入Redis缓存。 

 以上3种方案因为各种各样的原因，都被否定了，只剩先写数据库后删缓存这一种方案。目前我们用的是这种方案。

不过它也有自己的问题，例如删除失败，等待过期的这段时间内，数据是不一致的，所以无法保证强一致性，但是能保证最终一致性（过期后，从数据库拿数据放入缓存），符合CAP中的AP。

3.Redis分布式锁：

redLock红锁，解决单点故障问题：

例如3个互相之间没有联系的Redis实例

Zookeeper分布式锁比红锁更好用：

4.Redis缓存存什么数据：

Redis也可以做为存储store，存储全量数据，但是如果做为缓存，那么肯定不需要存储全量数据，只存储静态字典数据，热点数据等。

缓存是存储热数据的，不是什么数据都要往redis存。

如果Redis缓存快满了，导致LRU比较频繁，那么会导致redis性能急剧下降。

参考文章：

Cache-Aside pattern - Azure Architecture Center | Microsoft Docs