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キャッシュ - キャッシュは 2 を使用します

2024-07-12

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1. キャッシュのブレークダウン、ペネトレーション、アバランシェ

1. キャッシュの侵入

存在してはいけないデータをクエリすることを指します。キャッシュがヒットしないため、データベースがクエリされますが、データベースにはそのようなレコードが存在しないため、このクエリの null 値がキャッシュに書き込まれません。この存在しないデータに対するすべてのリクエストでは、ストレージ層にアクセスしてクエリを実行する必要があり、これではキャッシュの意味が失われます。

危険：

存在しないデータを使用して攻撃を実行すると、データベースに対する瞬間的な圧力が増大し、最終的にはデータベースの崩壊につながります。

解決する：

null の結果はキャッシュされ、短い有効期限が追加されます。

2. キャッシュなだれ

キャッシュなだれ: キャッシュなだれとは、キャッシュを設定すると、キーに同じ有効期限が適用され、特定の瞬間にキャッシュが無効になり、すべてのリクエストが DB に転送され、DB が瞬間的な圧力と雪崩にさらされることを意味します。

解決策: 元の有効期限にランダムな値 (1 ～ 5 分など) を追加すると、キャッシュされた各有効期限の繰り返し率が減少し、集合的な障害イベントが発生しにくくなります。

3. キャッシュの内訳

キャッシュの内訳:

  • 有効期限が設定されている一部のキーの場合、これらのキーが特定の時点で非常に同時にアクセスされる可能性がある場合、それは非常に「ホット」なデータです。
  • 多数のリクエストが同時に届く直前にこのホットスポット キーが期限切れになると、このキーに対するすべてのデータ クエリがデータベースに送られます。これをキャッシュ ブレークダウンと呼びます。

解決する：

ロック

大量の同時実行により、1 つだけがチェックでき、他の人はチェック後にロックが解放され、他の人はロックを取得し、ホバーして最初にキャッシュをチェックすると、データベースにアクセスせずにデータが存在します。

2. 問題を解決する

まずキャッシュの侵入と雪崩を解決する

  1.   private static final String CATALOG_JSON="CATALOG_JSON";
  2.     @Override
  3.     public Map<String, List<Catelog2Vo>> getCatalogJson() {
  4.  
  5.         /**
  6.          * 空结果缓存:解决缓存穿透
  7.          * 设置过期时间(加随机值) 缓存雪崩
  8.          * 加锁 解决缓存击穿
  9.          */
  10.         Object result = redisTemplate.opsForValue().get(CATALOG_JSON);
  11.         if(result!=null){
  12.             return (Map<String, List<Catelog2Vo>>) result;
  13.         }
  14.  
  15.         Map<String, List<Catelog2Vo>> map = getCatalogJsonFromDB();
  16.         if (map==null){
  17.             /**
  18.              * 解决缓存穿透
  19.              */
  20.             map=new HashMap<>();
  21.         }
  22.         redisTemplate.opsForValue().set(CATALOG_JSON,map, Duration.ofDays(1));
  23.         return map;
  24.     }

キャッシュの内訳を解決する

1. ローカルロックを使用して解決する

springboot コンテナ オブジェクトはデフォルトでシングルトン モードになっているため、デュアル検出モードを使用する場合は、同じオブジェクトを同期してロックできます。

  1.  public synchronized Map<String, List<Catelog2Vo>> getCatalogJsonFromDB() {
  2.  
  3.         Object result = redisTemplate.opsForValue().get(CATALOG_JSON);
  4.         if (result != null) {
  5.             return (Map<String, List<Catelog2Vo>>) result;
  6.         }
  7.  
  8.  
  9.         //1.查出所有1级分类
  10.         List<CategoryEntity> selectList = baseMapper.selectList(null);
  11.         /**
  12.          * 将数据库的多次查询变成一次
  13.          */
  14.  
  15.         //2. 封装数据
  16.         List<CategoryEntity> level1Category = selectList.stream().filter(s -> s.getParentCid().equals(0L)).collect(Collectors.toList());
  17.         Map<String, List<Catelog2Vo>> map = level1Category.stream().collect(Collectors.toMap(k -> k.getCatId().toString(), v -> {
  18.             //1.每一个的一级分类,查到1级分类的所有二级分类
  19.             List<CategoryEntity> categoryEntities = selectList.stream().filter(s -> s.getParentCid().equals(v.getCatId())).collect(Collectors.toList());
  20.  
  21.             List<Catelog2Vo> catelog2VoList = categoryEntities.stream().map(c -> {
  22.                 Catelog2Vo catelog2Vo = new Catelog2Vo();
  23.                 catelog2Vo.setId(c.getCatId().toString());
  24.                 catelog2Vo.setName(c.getName());
  25.                 catelog2Vo.setCatalog1Id(v.getCatId().toString());
  26.  
  27.                 List<CategoryEntity> categoryEntities1 = selectList.stream().filter(s -> s.getParentCid().equals(c.getCatId())).collect(Collectors.toList());
  28.                 List<Catelog2Vo.Catelog3Vo> collect = categoryEntities1.stream().map(c3 -> {
  29.                     Catelog2Vo.Catelog3Vo catelog3Vo = new Catelog2Vo.Catelog3Vo();
  30.                     catelog3Vo.setId(c3.getCatId().toString());
  31.                     catelog3Vo.setName(c3.getName());
  32.                     catelog3Vo.setCatalog2Id(c.getCatId().toString());
  33.                     return catelog3Vo;
  34.                 }).collect(Collectors.toList());
  35.  
  36.                 catelog2Vo.setCatalog3List(collect);
  37.  
  38.                 return catelog2Vo;
  39.             }).collect(Collectors.toList());
  40.  
  41.  
  42.             return catelog2VoList;
  43.         }));
  44.         return map;
  45.     }
  1.  public Map<String, List<Catelog2Vo>> getCatalogJson() {
  2.  
  3.         /**
  4.          * 空结果缓存:解决缓存穿透
  5.          * 设置过期时间(加随机值) 缓存雪崩
  6.          * 加锁 解决缓存击穿
  7.          */
  8.         Object result = redisTemplate.opsForValue().get(CATALOG_JSON);
  9.         if (result != null) {
  10.             return (Map<String, List<Catelog2Vo>>) result;
  11.         }
  12.  
  13.         Map<String, List<Catelog2Vo>> map = getCatalogJsonFromDB();
  14.         if (map == null) {
  15.             /**
  16.              * 解决缓存穿透
  17.              */
  18.             map = new HashMap<>();
  19.         }
  20.         redisTemplate.opsForValue().set(CATALOG_JSON, map, Duration.ofDays(1));
  21.         return map;
  22.     }

上記のコードのロジックには依然として問題があり、同時に実行すると、最初のスレッドがデータベースのチェックを終了し、キャッシュに入れる前にロックが解放されます。その結果、2 番目のスレッドがキャッシュをチェックします。データがないため、データベースを再度チェックします。データベースをチェックするスレッドが 1 つだけであるという保証はありません。

正しいアプローチ

  1.   public synchronized Map<String, List<Catelog2Vo>> getCatalogJsonFromDB() {
  2.  
  3.         Object result = redisTemplate.opsForValue().get(CATALOG_JSON);
  4.         if (result != null) {
  5.             return (Map<String, List<Catelog2Vo>>) result;
  6.         }
  7.  
  8.  
  9.         //1.查出所有1级分类
  10.         List<CategoryEntity> selectList = baseMapper.selectList(null);
  11.         /**
  12.          * 将数据库的多次查询变成一次
  13.          */
  14.  
  15.         //2. 封装数据
  16.         List<CategoryEntity> level1Category = selectList.stream().filter(s -> s.getParentCid().equals(0L)).collect(Collectors.toList());
  17.         Map<String, List<Catelog2Vo>> map = level1Category.stream().collect(Collectors.toMap(k -> k.getCatId().toString(), v -> {
  18.             //1.每一个的一级分类,查到1级分类的所有二级分类
  19.             List<CategoryEntity> categoryEntities = selectList.stream().filter(s -> s.getParentCid().equals(v.getCatId())).collect(Collectors.toList());
  20.  
  21.             List<Catelog2Vo> catelog2VoList = categoryEntities.stream().map(c -> {
  22.                 Catelog2Vo catelog2Vo = new Catelog2Vo();
  23.                 catelog2Vo.setId(c.getCatId().toString());
  24.                 catelog2Vo.setName(c.getName());
  25.                 catelog2Vo.setCatalog1Id(v.getCatId().toString());
  26.  
  27.                 List<CategoryEntity> categoryEntities1 = selectList.stream().filter(s -> s.getParentCid().equals(c.getCatId())).collect(Collectors.toList());
  28.                 List<Catelog2Vo.Catelog3Vo> collect = categoryEntities1.stream().map(c3 -> {
  29.                     Catelog2Vo.Catelog3Vo catelog3Vo = new Catelog2Vo.Catelog3Vo();
  30.                     catelog3Vo.setId(c3.getCatId().toString());
  31.                     catelog3Vo.setName(c3.getName());
  32.                     catelog3Vo.setCatalog2Id(c.getCatId().toString());
  33.                     return catelog3Vo;
  34.                 }).collect(Collectors.toList());
  35.  
  36.                 catelog2Vo.setCatalog3List(collect);
  37.  
  38.                 return catelog2Vo;
  39.             }).collect(Collectors.toList());
  40.  
  41.  
  42.             return catelog2VoList;
  43.         }));
  44.         if (map == null) {
  45.             /**
  46.              * 解决缓存穿透
  47.              */
  48.             map = new HashMap<>();
  49.         }
  50.         redisTemplate.opsForValue().set(CATALOG_JSON, map, Duration.ofDays(1));
  51.         return map;
  52.     }

キャッシュに保存する操作を同期コードブロックに入れる

  1.  @Override
  2.     public Map<String, List<Catelog2Vo>> getCatalogJson() {
  3.  
  4.         /**
  5.          * 空结果缓存:解决缓存穿透
  6.          * 设置过期时间(加随机值) 缓存雪崩
  7.          * 加锁 解决缓存击穿
  8.          */
  9.         Object result = redisTemplate.opsForValue().get(CATALOG_JSON);
  10.         if (result != null) {
  11.             return (Map<String, List<Catelog2Vo>>) result;
  12.         }
  13.  
  14.         Map<String, List<Catelog2Vo>> map = getCatalogJsonFromDB();
  15.  
  16.         return map;
  17.     }

 

 

ローカルロックは現在のプロセスのみをロックできるため、分散ロックが必要です

3. 分散環境におけるローカルロックの問題

つまり、各ロックは現在のプロセスのみをロックできます。つまり、各サービスはデータベースをチェックします。

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彼は 30 年以上テクノロジーの研究に専念しており、java、linux、javascript、php、css などのさまざまな言語に堪能であり、オープンソース分野で多くの貢献を行っています。将来の参考のために技術開発におけるいくつかの問題を共有する開発者ドキュメント ステーション。

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