【Redis学习笔记】第十四章 Redis企业级解决方案与性能监控


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1、缓存预热

问题表现:

  • 服务器启动后迅速宕机

问题分析:

  • 请求数量较高
  • 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:

  • 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,redis优先加载级别较高的热点数据
  • 利用分布式多服务器同时进行数据读取,提速数据加载过程
  • 使用脚本程序固定触发数据预热过程,热点数据主从同时预热

2、缓存雪崩

问题表现:

问题分析:

  • 一个较短的时间内,缓存中较多的key集中过期

  • 此周期内请求访问过期的数据,redis未命中,redis数据库获取数据

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  • 数据库同时接收到大量的请求无法及时处理

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  • Redis大量请求被积压,开始出现超时现象

  • 重启后仍然面对缓存中无数据可用

解决方案:

  • 更多的页面静态化处理
  • 构建多级缓存架构:Nginx缓存+redis缓存+ehcache缓存
  • 灾难预警机制
    监控redis服务器性能指标:cpu使用率、内存容量、查询平均响应时间、线程数
  • 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
  • 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

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

3、缓存击穿

问题表现:

  • 系统平稳运行过程中,数据库连接量瞬间激增,数据库崩溃
  • 但Redis服务器无大量key过期,且cpu、内存平稳,无波动

问题分析:

  • Redis中某个key过期,该key访问量巨大(高热)

解决方案:

  • 以电商为例,每个商家有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
  • 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
  • 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
  • 加分布式锁,防止被击穿,但这个有性能瓶颈

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

4、缓存穿透

问题表现:

  • 系统平稳运行过程中,应用服务器流量随时间增量较大
  • Redis服务器命中率随时间逐步降低
  • Redis内存平稳,内存无压力,但cpu占用激增
  • 数据库服务器压力激增并崩溃

问题排查:

  • Redis中大面积出现未命中
  • 出现非正常URL访问(修改url后面&id=xxx的值)

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,可能出现黑客攻击服务器

解决方案:

  • 缓存null
    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
  • 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)
  • 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
  • key加密
    对key进行业务层传输加密服务,设定校验程序,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

总结:
缓存穿透就是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。

5、性能指标监控

5.1 监控指标

常见的监控指标有:

  • 性能指标:Performance

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  • 内存指标:Memory

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  • 基本活动指标:Basic activity

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  • 持久性指标:Persistence

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  • 错误指标:Error

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5.2 监控工具或命令

1、工具

  • Cloud Insight Redis
  • Prometheus
  • Redis-stat
  • Redis-faina
  • RedisLive
  • zabbix

2、命令benchmark

  • 指令
redis-benchmark [-h ] [-p ] [-c ] [-n <requests]> [-k ]
  • 参数

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  • 举例

redis-benchmark

认配置,显示50个连接,10000次请求对应的性能

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redis-benchmark -c 100 -n 5000

100个连接,5000次请求对应的性能

3、 命令monitor(redis客户端命令)

  • 指令
monitor

  • 作用
    打印服务器调试信息

  • 举例

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4、 命令slowlog(redis客户端命令)

  • 指令
showlong [operator]
设置慢查询的时间下限,单位:微秒
slowlog-log-slower-than 1000 

设置慢查询命令对应的日志显示长度,单位:命令数
slowlog-max-len 100 

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