云原生DaaS服务—分布式缓存简述

云原生DaaS服务—分布式缓存简述

缓存是云原生架构应用系统中必不可少的模块，并且已经成为了高并发、高性能架构的一个关键组件和解决方案。数据缓存方案就是把常用的数据（不会经常更改的数据）、最近使用数据放到内存中，这样可以大幅度降低系统对硬件磁盘设备的操作开销，提高整个数据系统的性能。缓存能够有效降低对数据库的访问压力。

1、缓存解决的问题

提升性能：绝大多数情况下，数据库select操作是出现性能问题最集中的地方。一方面，select 会有很多像 join、group、order、like 等丰富的语义，而这些语义是非常消耗性能的；另一方面，大多数应用是读多写少，所以加剧了慢查询的问题。分布式系统中远程调用也会消耗很多性能，因为有网络开销会导致整体的响应时间变长。缓解数据库压力：当用户请求增多时，数据库的压力将大大增加，通过缓存能够大大降低数据库的压力，提升数据访问性能。

2、缓存的适用场景

并不是任何场景都需要使用缓存，一般来说，数据的缓存命中率超过60%时才有缓存数据的价值和必要。比如一些请求量较小的系统或者数据、频繁更新、读写比不高的数据，这些都没有必要使用缓存。否则，除了增加系统的复杂性，所带来的系统性能提升也非常有限。

缓存是通过牺牲强一致性来提升性能的，所以使用缓存提升性能，会有数据更新的延迟。这需要我们在设计时结合业务仔细思考是否适合用缓存，并且缓存一定要设置过期时间。这个时间太短或太长都不好，时间太短，请求可能会比较多地落到数据库上，这也意味着失去了缓存的优势；时间太长，缓存中的脏数据会使系统长时间处于延迟的状态，而且系统中长时间没有人访问的数据一直保存在内存中不过期，浪费内存。

常见的适合缓存的场景如下：

对于数据实时性要求不高的场景：读多写少，对于一些经常访问但是很少改变的数据，使用缓存就很有必要，比如一些应用配置项。对于性能要求高，并发量大的场景：比如一些秒杀、大促活动场景。

3、缓存常见在的问题

缓存穿透：缓存穿透是指收到一个请求，但是该请求在缓存中不存在（未命中），只能去数据库中查询，然后放进缓存。但当有许多请求同时访问同一个数据时，业务系统把这些请求全发送到数据库中；或者恶意构造一个逻辑上不存在的数据，然后大量发送这个请求，这样每次都会被发送到数据库中，最终导致数据库崩溃。对于恶意访问，一种思路是先做校验，直接过滤恶意数据，不要发送至数据库；另一种思路是缓存空结果，就是对查询不存在的数据也记录在缓存中，这样可以有效地减少查询数据库的次数。缓存雪崩：是指当我们给所有的缓存设置了同样的过期时间，某一时刻，整个缓存的数据全部过期了，那么瞬间所有的请求都被抛向了数据库，数据库就崩溃了。缓存刷新：即刷新缓存的策略，一般在insert、update、delete操作后就需要刷新缓存。如果不执行，就会出现脏数据。

4、常见的缓存方案

目前主流的开源缓存产品有EhCache、Memcache和Redis。EhCache直接在JVM虚拟机中缓存，速度快、效率高，但是缓存共享麻烦，集群分布式应用不方便，仅用于单个应用或者对缓存访问要求很高的应用。对于存在缓存共享、分布式部署、缓存内容很大的大型系统，一般选择Memcache或者Redis作为分布式共享缓存。Redis支持数据持久化存储，采用内存+硬盘的存储方式，在提供高速数据读写能力的同时满足数据持久化需求，支持从持久化数据库中读取数据加载到缓存数据库。

根据不同的应用场景，云厂商提供的分布式缓存产品一般包括单机版、主从版、集群版、读写分离版几种不同的产品形态，满足业务的不同需求。单机版一般只用在开发和测试环境，对性能和数据可靠性要求不高，以节省资源成本。正式的生产环境必须选择主从版或者集群版，以确保缓存的高性能、数据的安全可靠。

主从版：主从版由一主一备的两个Redis服务器组成，用户应用通过SLB链路直接访问主库。主从版系统工作时主节点（master）和副本（replica）数据实时同步。当主节点发生故障时，系统自动秒级切换，由备节点接管业务，全程自动且对业务无影响，主从架构保障系统服务具有高可用性。集群版：由3个组件构成：redis-config（CS）、redis- proxy（proxy）和redis。一个集群架构由多个CS节点、多个proxy节点、多个一主一备的redis节点构成。用户应用通过SLB链路访问到集群的proxy上，proxy将请求路由转发到对应的redis主库分片上执行。读写分离版：读写分离版本在集群架构基础上实现，提供更高的并发性能，一个redis主库除了对应一个备库，还对应多个只读的redis节点。proxy路由请求时，按照配置的只读节点权重路由只读请求到只读节点上。

版权声明：本文内容由网络用户投稿，版权归原作者所有，本站不拥有其著作权，亦不承担相应法律责任。如果您发现本站中有涉嫌抄袭或描述失实的内容，请联系我们jiasou666@gmail.com 处理，核实后本网站将在24小时内删除侵权内容。