什么是缓存雪崩
缓存雪崩是指在使用缓存系统时,由于某些原因,如缓存服务器宕机、大量缓存同时过期等,导致大量原本应由缓存处理的请求直接落到后端数据库上,从而引发数据库压力激增,系统响应速度大幅下降,甚至服务不可用的情况。这种现象就像是雪崩一样,因此叫做"缓存雪崩"。当缓存未命中发生时,系统需要从更慢的存储介质(如内存或磁盘)中获取所需数据,这比从缓存中读取数据要慢得多。如果大量缓存未命中同时发生,就会使系统无法及时处理这些请求,从而导致系统性能迅速恶化,甚至可能引发系统崩溃或故障。为了缓解缓存雪崩的风险,系统架构师和开发人员通常会采用缓存淘汰策略、缓存预热技术和负载削减机制等策略,以确保缓存被高效利用,并使系统能够优雅地处理缓存命中率的突然变化。
缓存雪崩的工作原理是什么
缓存雪崩的工作原理如下:

缓存集中失效
当缓存服务器重启或者缓存在同一时间段集中失效时,大量的请求会直接打到数据库上,造成数据库压力陡增。如果数据库的处理能力有限,就会出现请求积压,最终导致服务不可用。

缓存穿透
当查询的数据在缓存中缺失且数据库同样无相应记录时(即缓存穿透情况),若此类请求频繁发生,会直接对数据库形成高频冲击,可能造成数据库负载过大。

缓存雪崩的危害
缓存雪崩会导致大量请求直接打到数据库上,由于请求积压,会占用大量系统资源,可能会导致整个系统崩溃。因此,缓存雪崩是一种非常危险的情况,必须采取有效措施来防范。
缓解缓存雪崩措施的优势
缓解缓存雪崩的措施不仅能够提升系统在高并发场景下的稳定性和可靠性,还有以下优势:首先,通过智能的缓存淘汰和预热策略,可以显著减少对后端数据库的直接压力,从而保护数据库不受瞬时高负载的影响。其次,合理的负载削减机制能够确保在缓存失效时,系统能够有序地处理请求,避免因请求积压导致的服务中断。最后,这些措施有助于提高用户体验,因为它们减少了响应延迟,确保了服务的连续性和流畅性。通过这些综合措施,企业能够构建更为健壮和可扩展的应用程序。
如何防止缓存雪崩
缓存雪崩是指缓存服务器重启或大量缓存集中在某一时间段失效,导致大量请求直接落到数据库上,从而引起数据库压力过大甚至崩溃的情况。为了防止缓存雪崩的发生,我们可以采取以下措施:

为缓存数据的过期时间设置随机间隔,防止集中失效
通过为缓存数据的过期时间设置一个随机值,使得缓存数据的过期时间分散开来,从而避免大量缓存在同一时间失效。

使用互斥锁或队列控制数据库访问
当缓存失效时,通过互斥锁或队列来控制读数据库写缓存的线程数量,避免大量线程同时读写数据库,从而避免失效时服务器响应太慢或崩溃。

设置二级缓存
除了使用一级缓存 (如 Redis) 之外,还可以增加一个文件级的二级缓存,服务器可以主动周期性地将一些热点数据存储到二级缓存中,当一级缓存失效时,可以从二级缓存中获取数据,从而避免直接访问数据库。

提高数据库服务能力
在采取以上缓存策略的同时,还需要提高数据库服务器的负载能力,如使用主从集群、读写分离等策略,保证数据库服务能力在面临缓存雪崩时仍能抗住一定的冲击。
缓存雪崩有哪些应用场景
缓存雪崩的应用场景主要集中在高并发、缓存集中失效的系统中,如电商网站的秒杀活动、热点新闻的浏览、流媒体网站的热门内容播放等。为了避免缓存雪崩,通常需要采取合理的缓存预热、缓存更新策略、限流熔断等措施,确保系统的高可用性。
缓存雪崩的危害有哪些
缓存雪崩是指缓存服务器在某个时间节点上遭受了大量的并发请求,导致缓存在短时间内全部失效,从而引发大量请求直接落到了数据库上,造成数据库压力骤增,严重影响了系统的可用性。缓存雪崩的危害主要体现在以下几个方面:

系统瞬时负载过高,导致服务不可用。

数据库服务器压力骤增,可能会引发连锁反应,造成更大范围的系统瘫痪。

大量请求可能会持续一段时间,影响系统的可用性和响应时间。

当其中一个缓存服务器发生雪崩后,可能会导致其他缓存服务器也发生雪崩,从而引发整个系统的雪崩效应。
缓存雪崩的成因是什么
缓存雪崩是指缓存服务器重启或者大量缓存集中在某一时间段失效,导致大量请求直接落到了数据库上,从而引起数据库压力过大甚至崩溃的情况。缓存雪崩的主要原因包括缓存服务器重启、不当的缓存设置导致的大量同时失效,以及缓存与数据库的不一致等。为了避免缓存雪崩的发生,可以采取设置合理的缓存失效时间、使用集群部署缓存服务器、缓存预热等措施。
缓存雪崩与缓存穿透的区别是什么
缓存雪崩与缓存穿透是两种不同的缓存问题。缓存雪崩是指缓存在同一时间失效或者被大量的请求突然清空,导致大量请求直接落到数据库或后端服务上,造成服务器压力陡增,可能导致服务瘫痪。而缓存穿透是指查询一个根本不存在的数据,缓存层和存储层都无法命中,如果有大量这种无效请求,也会给存储层带来巨大压力。而缓存穿透则是由于业务代码或者缓存使用不当引起。两者都会对系统的可用性和性能造成严重影响,因此需要采取有效的缓存策略和容错措施来预防和应对。
缓存雪崩的解决方案有哪些
缓存雪崩是一种严重的系统故障,当大量缓存数据在同一时间失效时会引发大量请求直击数据库,可能导致数据库服务崩溃。为了避免这种情况发生,我们需要采取一些解决方案。

缓存数据的过期设置
合理设置缓存数据的过期时间是最简单有效的方法之一。我们可以为缓存数据设置随机的过期时间,而不是让所有数据同时过期。这样可以防止大量缓存数据同时失效,从而避免缓存雪崩的发生。

使用加锁或队列
当缓存失效时,多个线程同时从数据库中加载数据会导致缓存雪崩。我们可以使用加锁或队列的方式,让只有一个线程从数据库中加载数据,其他线程等待加载完成后再访问缓存。

设置熔断限流机制
当缓存失效时,如果没有采取限流措施,大量请求直接访问数据库可能会导致数据库崩溃。我们可以设置熔断限流机制,在缓存失效时只允许有限的请求访问数据库,其他请求返回默认值或错误信息,这样可以保护数据库不会被大量请求压垮。

使用缓存备份
我们可以为系统设置缓存备份,当主缓存失效时可以切换到备份缓存,这样可以在主缓存恢复之前继续为用户提供服务,避免缓存雪崩的发生。备份缓存可以使用不同的缓存策略或存储介质,以提高可靠性。
缓存雪崩的发展历程是怎样的
缓存雪崩的发展历程大致可分为以下几个阶段:

单体架构时代
在单体架构时代,应用系统通常只有一个缓存实例,一旦该实例失效,整个系统的缓存都将瘫痪。这种架构下,缓存雪崩的影响范围就是整个系统,风险非常高。
.55bc4139d7a404f42174b263dd2fcd5e417375cd.png)
分布式缓存出现
随着分布式缓存系统的出现,缓存被拆分为多个分区,每个分区都是一个缓存实例。这种架构下,即使一个缓存实例失效,其他实例仍可正常运行,缓存雪崩的影响范围被限制在单个分区内。

缓存集群与数据分片
为了进一步降低缓存雪崩的风险,缓存集群与数据分片技术应运而生。通过将数据分片存储在不同的数据库节点上,并将缓存集群与数据分片对应,可以将缓存雪崩的影响范围进一步缩小到单个数据分片。

缓存预热与降级机制
现代缓存系统还引入了缓存预热和降级机制。缓存预热可以在系统启动时将热点数据预先加载到缓存中,降低缓存雪崩的概率;降级机制则可以在缓存雪崩发生时,暂时关闭缓存服务,将流量直接导向数据库,以保证系统可用性。

缓存雪崩的未来
随着云原生架构的兴起,缓存系统也在向无服务器架构演进。在无服务器架构下,缓存资源可以根据需求自动分配和释放,从而进一步降低缓存雪崩带来的资源浪费。未来,缓存雪崩问题有望通过架构创新得到更好的解决。
缓存雪崩的类型有哪些
缓存雪崩主要可分为以下几种类型:

缓存服务器宕机导致的雪崩
当缓存服务器发生宕机或重启时,缓存中的数据会全部丢失。

缓存数据过期导致的雪崩
如果缓存设置了过期时间,当大量缓存数据在同一时间过期时,会导致大量请求直接访问数据库,从而引发雪崩效应。

缓存热点数据失效导致的雪崩
当某个热点数据的缓存失效时,会导致大量请求直接访问数据库,从而引发雪崩效应。

缓存预热不当导致的雪崩
如果缓存预热不当,可能会导致大量请求直接访问数据库,从而引发雪崩效应。
.ad656b468835693738712392a5aba1cd551a0db1.png)
缓存穿透导致的雪崩
当查询的数据在缓存和数据库中都不存在时,就会导致大量请求直接访问数据库,从而引发雪崩效应。
欢迎加入亚马逊云科技培训中心
欢迎加入亚马逊云科技培训中心
-
快速上手训练营
-
账单设置与查看
-
动手实操
-
快速上手训练营
-
第一课:亚马逊云科技简介
本课程帮助您初步了解云平台与本地环境的差异,以及亚马逊云科技平台的基础设施和部分核心服务,包括亚马逊云科技平台上的弹性高可用架构,架构设计准则和本地架构迁移上云的基本知识。
亚马逊云科技技术讲师:李锦鸿第二课:存储与数据库服务
您将在本课程中学习到亚马逊云科技上的三个存储服务分别是什么。我们也将在这个模块中为您介绍亚马逊云科技上的关系型数据库服务 Amazon Relational Database Service (RDS)。
亚马逊云科技资深技术讲师:周一川第三课:安全、身份和访问管理
在这个模块,您将学习到保护您在亚马逊云科技上构建的应用的安全相关知识,责任共担模型以及身份和访问管理服务, Identity and Access Management (IAM) 。同时,通过讲师演示,您将学会如何授权给 EC2 实例,允许其访问 S3 上的资源。
亚马逊云科技技术讲师:马仲凯 -
账单设置与查看
-
-
动手实操
-
快速注册账号 享用免费套餐
快速注册账号 享用免费套餐
-
1 进入注册页面
-
2 设置用户名及密码
-
3 填写企业信息
-
4 企业信息验证
-
5 完成手机验证
-
6 选择支持计划
-
1 进入注册页面
-
注:该链接中的内容显示语言 是与您的网页浏览器设置相一致的,您可以根据需要自行调整语言栏。 *图片点击可放大
-
2 设置用户名及密码
-
3 填写企业信息
-
*图片可点击放大
-
4 企业信息验证
-
*图片可点击放大
-
5 完成手机验证
-
6 选择支持计划