08-Redis系列之-缓存的使用和优化
一 缓存的收益与成本
1.1 受益
1 加速读写
2 降低后端负载：后端服务器通过前端缓存降低负载，业务端使用redis降低后端mysql负载
1.2 成本
1 数据不一致：缓存层和数据层有时间窗口不一致，和更新策略有关
2 代码维护成本：多了一层缓存逻辑
3 运维成本：比如使用了Redis Cluster
1.3 使用场景
1 降低后端负载：对高消耗的sql，join结果集/分组统计的结果做缓存
2 加速请求响应：利用redis优化io响应时间
3 大量写合并为批量写：如计数器先redis累加再批量写入db
二 缓存更新策略
1 LRU/LFU/FIFO算法剔除：例如maxmemory-policy(到了最大内存，对应的应对策略)
LRU -Least Recently Used,没有被使用时间最长的
LFU -Least Frequenty User,一定时间段内使用次数最少的
FIFO -First In First Out
LIRS (Low Inter-reference Recency Set)是一个页替换算法，相比于LRU(Least Recently Used)和很多其他的替换算法，LIRS具有较高的性能。这是通过使用两次访问同一页之间的距离（本距离指中间被访问了多少非重复块）作为一种尺度去动态地将访问页排序，从而去做一个替换的选择
配置文件中设置：
# LRU配置 maxmemory-policy:volatile-lru （1）noeviction: 如果内存使用达到了maxmemory，client还要继续写入数据，那么就直接报错给客户端 （2）allkeys-lru: 就是我们常说的LRU算法，移除掉最近最少使用的那些keys对应的数据，ps最长用的策略 （3）volatile-lru: 也是采取LRU算法，但是仅仅针对那些设置了指定存活时间（TTL）的key才会清理掉 （4）allkeys-random: 随机选择一些key来删除掉 （5）volatile-random: 随机选择一些设置了TTL的key来删除掉 （6）volatile-ttl: 移除掉部分keys，选择那些TTL时间比较短的keys# LFU配置 Redis4.0之后为maxmemory_policy淘汰策略添加了两个LFU模式： volatile-lfu：对有过期时间的key采用LFU淘汰算法 allkeys-lfu：对全部key采用LFU淘汰算法 # 还有2个配置可以调整LFU算法： lfu-log-factor 10 lfu-decay-time 1 # lfu-log-factor可以调整计数器counter的增长速度，lfu-log-factor越大，counter增长的越慢。 # lfu-decay-time是一个以分钟为单位的数值，可以调整counter的减少速度
2 超时剔除：例如expire，设置过期时间
3 主动更新：开发控制生命周期
| 策略 | 一致性 | 维护成本 |
|---|---|---|
| LRU/LIRS算法剔除 | 最差 | 低 |
| 超时剔除 | 较差 | 低 |
| 主动更新 | 强 | 高 |
1 低一致性：最大内存和淘汰策略
2 高一致性：超时剔除和主动更新结合，最大内存和淘汰策略兜底
三 缓存粒度控制
1 从mysql获取用户信息：select * from user where id=100
2 设置用户信息缓存：set user:100
select * from user where id=1003 缓存粒度：
缓存全部属性
缓存部分重要属性
1 通用性：全量属性更好
2 占用空间：部分属性更好
3 代码维护：表面上全量属性更好
四 缓存穿透，缓存击穿，缓存雪崩
### 缓存穿透
#描述：
缓存穿透是指缓存和数据库中都没有的数据，而用户不断发起请求，如发起为id为“-1”的数据或id为特别大不存在的数据。这时的用户很可能是攻击者，攻击会导致数据库压力过大。
#解决方案：
1 接口层增加校验，如用户鉴权校验，id做基础校验，id<=0的直接拦截；
2 从缓存取不到的数据，在数据库中也没有取到，这时也可以将key-value对写为key-null，缓存有效时间可以设置短点，如30秒（设置太长会导致正常情况也没法使用）。这样可以防止攻击用户反复用同一个id暴力攻击
3 通过布隆过滤器实现
### 缓存击穿
#描述：
缓存击穿是指缓存中没有但数据库中有的数据（一般是缓存时间到期），这时由于并发用户特别多，同时读缓存没读到数据，又同时去数据库去取数据，引起数据库压力瞬间增大，造成过大压力
#解决方案：
设置热点数据永远不过期。
### 缓存雪崩
#描述：
缓存雪崩是指缓存中数据大批量到过期时间，而查询数据量巨大，引起数据库压力过大甚至down机。和缓存击穿不同的是， 缓存击穿指并发查同一条数据，缓存雪崩是不同数据都过期了，很多数据都查不到从而查数据库。
# 解决方案：
1 缓存数据的过期时间设置随机，防止同一时间大量数据过期现象发生。
2 如果缓存数据库是分布式部署，将热点数据均匀分布在不同搞得缓存数据库中。
3 设置热点数据永远不过期。
