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下班後學 Redis 和 Docker 系列 第 5

【下班後學 Redis 和 Docker】EP05 - 快取擊穿(Hotspot Invalid)、快取穿透(Cache Penetration)、快取雪崩(Cache Avalanche)

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(以下內容由 ChatGPT 生成,並經過少量修改)

這段影片前半段介紹了快取雪崩、快取擊穿和快取穿透這三個快取系統中可能遇到的問題以及解決方法。現在我們將總結這些內容,並在後半段提供的資訊後繼續談論解決方案。

快取雪崩:
快取雪崩是指當大量快取同時到期時,伺服器無法從快取中獲取資料,因此不得不對資料庫進行大規模查詢,這可能導致系統效能問題。

快取擊穿:
快取擊穿是指當一個熱門的快取鍵過期並被從快取中刪除時,同一時間有多個請求試圖獲取該鍵的資料。這將使這些請求都要去資料庫查詢相同的資料,造成效能問題。

快取穿透:
快取穿透是指當一個請求尋找不存在於快取和資料庫中的資料時,系統不斷地對資料庫進行無效的查詢。這可能是一種攻擊手段,導致過度的資料庫查詢,同時快取未能發揮其應有的作用。

解決方案:
針對快取擊穿,可以考慮不給熱門資料設置過期時間,以確保它們一直保留在快取中,減少對資料庫的壓力。

針對快取穿透,有三種主要解決方法:

Server 端快取限制: 在伺服器端限制可以訪問的資料範圍,確保無效的請求無法查詢快取和資料庫。
Cache 空值或默認值: 在快取中記錄空值,避免對不存在的資料反覆查詢。當請求相同資料時,直接回傳空值。
Bloom Filter: 在快取和請求之間引入Bloom Filter,用於判斷資料是否存在於快取中,進一步減少對資料庫的查詢。
針對快取雪崩,可以考慮分散過期時間,以確保快取不會同時到期,減少對資料庫的壓力。

需要注意的是,互斥鎖是一種解決快取擊穿的方法,但可能會導致系統效能下降,因此需要謹慎使用。

在前面的部分,我們已經提到了快取擊穿的問題,這是指當一個非常熱門的資料突然過期時,大量的請求湧入資料庫,導致資料庫壓力過大,可能甚至導致資料庫崩潰。為了預防這種情況,我們可以使用以下方法:

  1. 隨機的過期時間: 不要讓所有資料同時到期,而是在將資料存入快取之前,給每個資料隨機設定一個過期時間,這樣資料不會在同一時刻過期,減少同時湧入資料庫的可能性。

  2. 互斥鎖: 當一個請求發現資料不在快取中時,可以使用互斥鎖,暫時阻止其他請求訪問資料庫,直到該請求完成,這樣可以避免多個請求同時訪問資料庫。

除了快取擊穿,我們還提到了快取雪崩的問題,這是指當大量資料同時過期或Redis服務故障時,大量請求湧入資料庫,導致資料庫壓力過大。針對這些情況,我們可以使用以下方法:

  1. 服務熔斷: 當Redis服務故障時,可以暫時回傳錯誤,不讓請求訪問資料庫,以減輕對資料庫的壓力。當Redis恢復正常運作時,再允許請求訪問Redis。

  2. 請求限流: 設定一個請求的最大數量,只允許最大數量以內的請求訪問資料庫,一旦超過這個數量,就暫時擋住請求,不允許訪問資料庫,直到Redis恢復正常運作。

此外,我們還提到了使用Master-slave(主從複製)機制來應對Redis服務故障的情況。通過設置多個Redis服務器,其中一台為主,其他為從,當主服務器故障時,從服務器可以立即替代為新的主服務器,這樣可以確保快取持續可用。

這些方法可以幫助我們預防和應對快取相關的問題,確保系統的穩定運行。在下一節中,我們將更深入地探討Redis的資料持久化,以確保資料不會因服務故障而丟失。如果您有任何問題或想要進一步討論,請在留言區或通過Email與我們聯繫。感謝觀看,下次再見!


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