什么是缓存击穿问题?
缓存击穿是指在高并发访问下,某个 key 缓存失效,此时大量的请求同时访问这个 key,导致后端系统负载剧增,压力暴增,甚至崩溃。
通俗来说,缓存击穿就像是一个钢琴的琴键被扣坏了,导致所有的琴师都纷纷失望。
对于 Redis,缓存击穿问题解决的第一步是使用分布式锁。分布式锁的作用就是限制同一时刻只有一个线程执行某个任务,保证锁内的操作是并发安全的。
Redis 分布式锁的实现方式有很多种,常见的实现方式有:
使用 setnx 命令实现分布式锁
setnx 命令用于设置 key 的值,若 key 的值不存在,则设置成功,否则设置失败。利用这一点,可以使用 setnx 命令实现分布式锁。
def get_lock(key, value, expire): res = redis_client.setnx(key, value) if res == 1: redis_client.expire(key, expire) return True else: return False
这里的
redis_client
是 Redis 的连接客户端,get_lock
方法中的key
是需要加锁的 key,value
是锁的值,这个值需要是一个随机数,防止被其他的线程释放掉,expire
是锁的过期时间。使用 RedLock 算法实现分布式锁
RedLock 算法是 Redis 官方提供的一种分布式锁算法,它使用多个 Redis 节点来协同工作,保证同一时刻只能有一个线程执行某个任务。
RedLock 算法的基本思路是:
- 通过对多个 Redis 节点进行时间同步,获取到所有节点的当前时间。
- 尝试在各个 Redis 节点上分别获取锁,获取锁的过程与上面介绍的 setnx 命令实现分布式锁的过程类似。
- 将获取到锁的节点标记为可用节点,并且记录当前时间。
- 当有节点需要释放锁时,只有标记为可用节点的节点可以释放锁。
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这里使用了第三方库
redlock
来实现 RedLock 算法。
示例代码
接下来,我们使用 Flask 框架实现一个简单的缓存击穿的例子。
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这里我们使用了 Flask 框架来搭建一个简单的 Web 服务,路由为 /get
,每次访问这个路由的时候先尝试从 Redis 中获取数据,如果缓存中有数据就直接返回,否则就获取分布式锁。如果获取到了分布式锁,继续尝试从 Redis 中获取数据,如果获取到了就直接返回,如果没有获取到就生成数据并写入 Redis,并返回这个数据。如果没有获取到分布式锁,就等待 0.1 秒后重试。
总结
缓存击穿问题是一个常见的高并发问题,在 Redis 中用分布式锁来解决这个问题是一个比较成熟的方案。使用 RedLock 算法可以提高分布式锁的可靠性和安全性,但是实现过程相对比较复杂。在实际项目中,需要根据具体的需求和场景选择适合的缓存方案。
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