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两分钟讲透缓存穿透,你明白了吗?

时间:2021-11-30 23:28     来源/作者:后端技术小牛说

两分钟讲透缓存穿透,你明白了吗?

由于redis是内存型数据库,往往会被当做缓存使用,那所以问到redis相关知识点,缓存这层是绕不开的。今天咱来唠唠缓存穿透

先来看看缓存穿透的定义:缓存穿透,注意,关键在透这个词上,就是不仅把缓存层打透了,也把数据库打透了,即查询一个数据库也不存在的数据。

由于数据库不存在这个值,那肯定缓存也不会有嘛,所以每次有这种垃圾查询请求,都会打到数据库上,对数据库造成负担。

那咋办呢?

今天介绍两个办法:

  • 布隆过滤器
  • 缓存空对象

布隆过滤器

相信不少同学面试时被问过场景设计题:如果目前我们有个营销垃圾邮箱的汇总表,我们希望设计一个高效的拦截过滤器,怎么设计呢?

大家肯定脱口而出:hashmap/hashset。

对,这个思路一点没错,如果我们的邮箱汇总表不大,当然可以这么干。但如果汇总表稍微大一点点比如上到10亿,那就不能这么干了。一般来说面试官会回答:这么做占用空间太大,服务器内存撑不住,可以换一个思路,我们的这个业务可以允许一定的误报。

既然面试官都给提示了,那咱就往挤压内存占用的思路去考虑,既然又希望减少空间,又能接受误报,可以考虑这个思路。

首先我们先设置一个空bit数组,初始全0:

两分钟讲透缓存穿透,你明白了吗?

设计k个hash映射函数,这k个映射函数各不相同,然后开启一个for循环,把在汇总表中的邮箱通过这个映射函数得到数组指定位置,并置为1。比如这样:

两分钟讲透缓存穿透,你明白了吗?

然后这样

两分钟讲透缓存穿透,你明白了吗?

下次用户有想查询的邮箱,可以通过这一系列hash函数,判断对应位置是否全为1。如果是,则很大概率就是垃圾邮箱了。为啥说是很大概率,因为完全不同的字段,在一个hash函数中,映射也会相同的。

那如何减少误判概率?增加hash函数个数,增加这个数组长度。

最后提一下,这个数组可以就认为是布隆过滤器。

缓存空对象

这个就很好理解了。咱们一般定义的查询逻辑,是这样

  • 用户发送查询请求
  • 缓存层收到请求查看缓存是否存在该值,存在即返回,不存在走步骤3
  • 数据库收到查询请求,查询该值,如果存在,就返回,并把值添加到缓存层上。不存在直接返回

举例来说,我们用了个员工id和其对应的工资表。如果员工有100个人,那我们id肯定是1-100排列。如果此时有个请求,想查询id=1000的,那肯定啥也查不到,会被直接返回。

而缓存空对象,做的就是把这个值也缓存下来,即在缓存层中,添加一个id为1000,值为null的键值对。下次有对id为1000的请求,查询直接打到缓存上,减少了数据库压力。

但这种操作会增加内存开销,所以如果采用这种方法,一般空对象缓存的过期时间极短。

参考:

https://blog.csdn.net/qq_26222859/article/details/80831263

https://zhuanlan.zhihu.com/p/72378274

原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/IFOpQlFgbBc3GcYqnrmNBQ

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