软件架构设计(五)-缓存 软件系统缓存

分布式缓存：在高并发情况下，为了减轻数据库的压力和提高应用系统的性能，在应用系统和数据库之间加了一层缓存。

缓存和数据库的数据一致性问题：

• 数据读取：

1. 根据key先从缓存读取
2. 若缓存中没有，则从数据库读取
3. 读取数据后更新缓存

• 数据插入：

1. 根据key更新数据库
2. 根据key更新缓存（或者更新缓存）

缓存技术对比【Memcache与Redis】

Redis分布式存储方案：

1. 主从：一主多从，一个实例节点充当主节点，其余节点充当从节点，主节点负责写和读取数据，从节点负责从主节点复制数据实现数据冗余，并且只处理读操作。主节点出现故障时，需要手动切换主节点。
2. 哨兵：引入监控和故障转移机制。当主节点发生故障时会主动选择新的主节点。
3. 集群：分节点对等集群。不在依赖单个节点处理所有的读写操作，将数据分布到多个节点，每个主节点只负责部分数据的存储和处理。

Redis集群分片常见的方式：

1. 客户端分片：客户端负责通过key的hash值对应到不同的服务器
2. 中间件分片：客户端将请求发送到中间件，借助中间件实现Redis分片路由选择
3. 客户端服务端协作分片：客户端采用一致性哈希，服务端提供错误节点的重定向服务

Redis数据分片的方案：

1. 范围分片
2. 哈希分片
3. 一致性哈希分片

Redis数据类型：

Redis持久化：

Redis常见问题

• 缓存雪崩：大部分缓存失效，大量请求访问数据库

1. 加锁
2. 为key设置不同的失效时间
3. 二级缓存

• 缓存穿透：访问不存在的值，直接查询数据库

1. 数据库查询结果为空，可以设置一个默认值到缓存，并且设置一个有效期
2. 布隆过滤器。将存在的数据哈希到一个足够大的bitmap中，一个一定不存在的值会被这个bitmap拦截掉，从而避免对底层存储系统的压力

布隆过滤器的优点:

1. 数据查询效率高
2. 占用内存小
3. 不需要存储数据元素本身

布隆过滤器的缺点:

1. 不能存储数据本身
2. 具有一定的误判率
3. 不能从布隆过滤器删除元素