1.定義

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在磁盤(pán)中，在高并發(fā)情況下，業(yè)務(wù)應(yīng)用的查詢會(huì)對(duì)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)生的巨大 I/O 開(kāi)銷，為了最大程度的降低對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的訪問(wèn)壓力，提出了數(shù)據(jù)庫(kù)緩存的概念。

2.優(yōu)點(diǎn)

2.1.性能優(yōu)越

數(shù)據(jù)庫(kù)緩存的數(shù)據(jù)基本上都是存儲(chǔ)在內(nèi)存中，相比磁盤(pán) I/O ，讀寫(xiě)的速度快，極大緩解了數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的壓力。

2.2.響應(yīng)速度

數(shù)據(jù)庫(kù)緩存技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景絕大部分針對(duì)的是查的場(chǎng)景。因?yàn)樵诔Ｒ?jiàn)的應(yīng)用中，數(shù)據(jù)庫(kù)層的壓力有80%的是查詢，20%的才是數(shù)據(jù)的變更操作。所以絕大部分的應(yīng)用場(chǎng)景的還是查緩存。數(shù)據(jù)庫(kù)緩存的使用，提高應(yīng)用的響應(yīng)速度，提升了用戶體驗(yàn)。

3.緩存策略

當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)生變更的時(shí)候，應(yīng)考慮怎么樣確保緩存數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)保存一致性，以確保從緩存讀取的數(shù)據(jù)是最新的。

3.1.寫(xiě)回策略

Write Back 策略，特別適合寫(xiě)多的場(chǎng)景。
在更新數(shù)據(jù)的時(shí)候，只更新緩存，同時(shí)將緩存數(shù)據(jù)設(shè)置為臟的，然后立馬返回，并不會(huì)更新數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)的更新，會(huì)通過(guò)批量異步更新的方式進(jìn)行。

3.2.讀穿策略

Read Through 策略，先查詢緩存中數(shù)據(jù)是否存在，如果存在則直接返回，如果不存在，則由緩存服務(wù)負(fù)責(zé)從數(shù)據(jù)庫(kù)查詢數(shù)據(jù)，并將結(jié)果寫(xiě)入到服務(wù)，最后緩存組件將數(shù)據(jù)返回給應(yīng)用。

3.3.寫(xiě)穿策略

Write Through 策略，先查詢緩存中數(shù)據(jù)是否存在，如果緩存中數(shù)據(jù)已經(jīng)存在，則更新緩存中的數(shù)據(jù)，并且由緩存服務(wù)同步更新到數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后緩存服務(wù)告知應(yīng)用程序更新完成；如果緩存中數(shù)據(jù)不存在，直接更新數(shù)據(jù)庫(kù)，然后返回。

3.4.旁路緩存策略

Cache Aside策略，是最常用的策略。適合讀多寫(xiě)少的場(chǎng)景，不適合寫(xiě)多的場(chǎng)景。
寫(xiě)策略的步驟：先更新數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，再刪除緩存中的數(shù)據(jù)。
讀策略的步驟：如果讀取的數(shù)據(jù)命中了緩存，則直接返回?cái)?shù)據(jù)；如果讀取的數(shù)據(jù)沒(méi)有命中緩存，則從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到緩存，并且返回給用戶。

4.常見(jiàn)問(wèn)題

4.1.緩存穿透

指訪問(wèn)一個(gè)緩存和數(shù)據(jù)庫(kù)中都不存在的 key，由于這個(gè) key 在緩存中不存在，則會(huì)到數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢，數(shù)據(jù)庫(kù)中也不存在該 key，無(wú)法將數(shù)據(jù)添加到緩存中。
解決辦法有：

• 將空 key 添加到緩存中；
• 過(guò)濾空 key；
• 對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行身份鑒權(quán)、數(shù)據(jù)合法性校驗(yàn)等。

4.2.緩存擊穿

指大量請(qǐng)求訪問(wèn)緩存中的一個(gè) key 時(shí)，該 key 過(guò)期導(dǎo)致這些請(qǐng)求都去直接訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，短時(shí)間大量的請(qǐng)求可能會(huì)將數(shù)據(jù)庫(kù)擊垮。
解決辦法有：

• 添加互斥鎖或分布式鎖，總之讓一個(gè)線程去訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，將數(shù)據(jù)添加到緩存中后，其他線程直接從緩存中獲取；
• 熱點(diǎn)數(shù)據(jù) key 不過(guò)期，定時(shí)更新緩存，但如果更新出問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致緩存中的數(shù)據(jù)一直為舊數(shù)據(jù)。

4.3.緩存雪崩

指在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，緩存服務(wù)宕機(jī)或大量的 key 值同時(shí)過(guò)期，導(dǎo)致所有請(qǐng)求都直接訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)壓力增大。
解決方法有：

• 將 key 的過(guò)期時(shí)間打散，避免大量 key 同時(shí)過(guò)期；
• 對(duì)緩存服務(wù)做高可用處理；
• 加互斥鎖，同一 key 值只允許一個(gè)線程去訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，其余線程等待寫(xiě)入后直接從緩存中獲取。

5.緩存預(yù)熱

緩存預(yù)熱是指系統(tǒng)上線后，提前將相關(guān)的緩存數(shù)據(jù)加載到數(shù)據(jù)庫(kù)緩存中。避免在用戶請(qǐng)求的時(shí)候先查詢數(shù)據(jù)庫(kù)，然后再將數(shù)據(jù)緩存的問(wèn)題，用戶直接查詢事先被預(yù)熱的緩存數(shù)據(jù)。如果不進(jìn)行預(yù)熱，那么緩存初始狀態(tài)數(shù)據(jù)為空，對(duì)于高并發(fā)的流量都會(huì)訪問(wèn)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)造成流量的壓力。
解決方法為：
工程啟動(dòng)的時(shí)候進(jìn)行加載緩存動(dòng)作，數(shù)據(jù)量大的時(shí)候，設(shè)置一個(gè)定時(shí)任務(wù)腳本，進(jìn)行緩存的刷新；數(shù)據(jù)量太大的時(shí)候，優(yōu)先保證熱點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行提前加載到緩存。

總結(jié)

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