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11:Redis问题 企业级解决方案

11:Redis问题 企业级解决方案

作者: _River_ | 来源:发表于2021-04-11 18:55 被阅读0次
    1:缓存预热
    场景:“宕机”服务器启动后迅速宕机
    
    问题排查:
        1:请求数量较高,大量的请求过来之后都需要去从缓存中获取数据,但是缓存中又没有,
           此时从数据库中查找数据然后将数据再存入缓存,造成了短期内对redis的高强度操作从而导致问题        
        2:主从之间数据吞吐量较大,数据同步操作频度较高
        
     解决方案:     
         前置准备工作:
             日常例行统计数据访问记录,统计访问频度较高的热点数据        
        准备工作:
            1:将统计结果中的数据分类,根据级别,redis优先加载级别较高的热点数据
            2:从数据库中提取热点数据
        实施:
            使用脚本程序固定触发   热点数据主从同时预热
    
     总结:
         缓存预热就是系统启动前,提前将相关的缓存数据直接加载到缓存系统。
         避免在用户请求的时候,先查询数据库,然后再将数据缓存的问题!用户直接查询事先被预热的缓存数据!
    
    2:缓存击穿
    场景:还是数据库服务器崩溃
    1:系统平稳运行过程中
    2:数据库连接量瞬间激增
    3:Redis服务器无大量key过期
    4:Redis内存平稳,无波动
    5:Redis服务器CPU正常
    6:数据库崩溃
    
    问题排查:
    1:Redis中某个key过期,该key访问量巨大
    2:多个数据请求从服务器直接压到Redis后,均未命中
    3:Redis在短时间内发起了大量对数据库中同一数据的访问
    
    问题总结:
    单个key高热数据突然过期
    
    解决方案:
    1:预先设定以电商为例,每个商家根据店铺等级,指定若干款主打商品,
        在购物节期间,加大此类信息key的过期时长 
        注意:购物节不仅仅指当天,以及后续若干天,访问峰值呈现逐渐降低的趋势
    
    2:现场调整监控访问量,对自然流量激增的数据延长过期时间或设置为永久性key
    
    3:后台刷新数据启动定时任务,高峰期来临之前,刷新数据有效期,确保不丢失
    
    4:二级缓存设置不同的失效时间,保障不会被同时淘汰就行
    
    处理总结:
       缓存击穿就是单个高热数据过期的瞬间,数据访问量较大,未命中redis后,
       发起了大量对同一数据的数据库访问,导致对数 据库服务器造成压力。
       应对策略应该在业务数据分析与预防方面进行,配合运行监控测试与即时调整策略。
    
    3:缓存穿透
    场景:数据库服务器又崩溃了
    1:系统平稳运行过程中
    2:应用服务器流量随时间增量较大
    3:Redis服务器命中率随时间逐步降低
    4:Redis内存平稳,内存无压力
    5:Redis服务器CPU占用激增
    6:数据库服务器压力激增
    7:数据库崩溃
    
    问题排查:
    1.Redis中大面积出现未命中
    2.出现非正常URL访问
    
    
    问题分析:
    获取的数据在数据库中也不存在,数据库查询未得到对应数据
    Redis获取到null数据未进行持久化,直接返回下次
    此类数据到达重复上述过程
    出现黑客攻击服务器
    
    解决方案:
    1:缓存null对查询结果为null的数据进行缓存(长期使用,定期清理),
        设定短时限,例如30-60秒,最高5分钟
    2:白名单策略提前预热各种分类数据id对应的bitmaps,id作为bitmaps的offset,
        相当于设置了数据白名单。
        当加载正常数据时放行,加载异常数据时直接拦截(效率偏低)
        使用布隆过滤器(有关布隆过滤器的命中问题对当前状况可以忽略)
        
    3:实施监控实时监控redis命中率(业务正常范围时,通常会有一个波动值)与null数据的占比
        非活动时段波动:通常检测3-5倍,超过5倍纳入重点排查对象
        活动时段波动:通常检测10-50倍,超过50倍纳入重点排查对象
     根据倍数不同,启动不同的排查流程。然后使用黑名单进行防控(运营)
     
    4:key加密问题出现后,临时启动防灾业务key
        对key进行业务层传输加密服务,设定校验程序,请求过来的key校验
        例如每天随机分配60个加密串,挑选2到3个,
        混淆到页面数据id中,发现访问key不满足规则,驳回数据访问。
    
    处理总结:
       缓存穿透是指访问了不存在的数据,跳过了合法数据的redis数据缓存阶段,
       每次访问数据库,导致对数据库服务器造成压力。
       通常此类数据的出现量是一个较低的值,当出现此类情况以毒攻毒,并及时报警。
       应对策略应该在临时预案防范方面多做文章。 
    
        无论是黑名单还是白名单,都是对整体系统的压力,警报解除后尽快移除。
    
    4:缓存雪崩
    场景:数据库服务器崩溃,一连串的场景会随之儿来
    
    1:系统平稳运行过程中,忽然数据库连接量激增
    2:应用服务器无法及时处理请求
    3:大量500错误页面出现
    4:客户反复刷新页面获取数据
    5:数据库崩溃
    6:应用服务器崩溃
    7:重启应用服务器无效
    8:Redis服务器崩溃
    9:Redis集群崩溃
    10:重启数据库后再次被瞬间流量放倒
    
    
    问题排查:
    1:在一个较短的时间内,缓存中较多的key集中过期
    2:此周期内请求访问过期的数据,redis未命中,redis向数据库获取数据
    3:数据库同时接收到大量的请求无法及时处理
    4:数据库流量激增,数据库崩溃
    5:重启后仍然面对缓存中无数据可用
    6:Redis服务器资源被严重占用,Redis服务器崩溃 (被不断请求)
    7:Redis集群呈现崩塌,集群瓦解
    8:应用服务器无法及时得到数据响应请求,来自客户端的请求数量越来越多,应用服务器崩溃
    9:应用服务器,redis,数据库全部重启,效果不理想
    
     问题总结:
     短时间范围内,大量key集中过期
       
    解决方案思路:
    1:限流、降级短时间范围内牺牲一些客户体验,限制一部分请求访问,降低应用服务器压力,待业务低速运转后再逐步放开访问
    
    2:检测Mysql严重耗时业务进行优化对数据库的瓶颈排查:
        例如超时查询、耗时较高事务等
    3:灾难预警机制监控redis服务器性能指标CPU占用、CPU使用率内存容量查询平均响应时间线程数
            
    落地实践:
    1:数据有效期策略调整根据业务数据有效期进行分类错峰,A类90分钟,B类80分钟,C类70分钟过期时间
        使用固定时间+随机值的形式,稀释集中到期的key的数量
    
    2:超热数据使用永久key
    3:定期维护(自动+人工)对即将过期数据做访问量分析,确认是否延时,配合访问量统计,做热点数据的延时
    
    4:加锁:慎用!
        
    处理总结:
        缓存雪崩就是瞬间过期数据量太大,导致对数据库服务器造成压力。
        如能够有效避免过期时间集中,可以有效解决雪崩现象的 出现(约40%),
        配合其他策略一起使用,并监控服务器的运行数据,根据运行记录做快速调整。
    

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