一、MySQL 緩存方案用來干什么

用來緩存用戶定義的熱點(diǎn)數(shù)據(jù)，用戶直接從緩存獲取熱點(diǎn)數(shù)據(jù)，降低數(shù)據(jù)庫的讀寫壓力。

我們都知道內(nèi)存的讀取速度是磁盤訪問速度的十萬倍，那么這個(gè)緩存方案適用于什么場景呢？

1、既然讀取速度這么高，那么肯定就是讀的需求遠(yuǎn)大于寫的需求。

2、MySQL自身的緩沖層跟業(yè)務(wù)無關(guān)。MySQL中的緩存層也是用來緩存熱點(diǎn)數(shù)據(jù)，但是這些數(shù)據(jù)包括索引、記錄等。mysql 緩沖層是從自身出發(fā)，跟具體的業(yè)務(wù)無關(guān)，而不是緩存我們用戶自己定義的熱點(diǎn)數(shù)據(jù)。

3、因此我們采用Redis作為我們的緩沖數(shù)據(jù)庫，存放用戶定義的熱點(diǎn)數(shù)據(jù)。而MySQL只是作為項(xiàng)目的主要數(shù)據(jù)庫，便于統(tǒng)計(jì)分析。

二、提升MySQL訪問性能的方式

1、讀寫分離（MySQL的主從復(fù)制）

什么是讀寫分離？我們設(shè)置多個(gè)從數(shù)據(jù)庫，從數(shù)據(jù)庫分布在多個(gè)不同的機(jī)器中，我們寫的操作依然是在主數(shù)據(jù)庫，而讀的操作分給了從數(shù)據(jù)庫，從數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)都是來自主數(shù)據(jù)庫。

這樣將讀寫進(jìn)行分離，會(huì)解決主數(shù)據(jù)庫讀的壓力。

我之前的文章講過主從之間如何進(jìn)行同步。我們得知主從之間可能會(huì)存在數(shù)據(jù)不一致的情況，但是最終的數(shù)據(jù)是一樣的，也就是可能會(huì)有延遲。比如博主寫了一篇文章并且剛剛發(fā)布，但是我的朋友說還沒有看到，我說你等個(gè)幾秒就好了。對于這種情況就很適合這種方案（讀取從數(shù)據(jù)庫）。

但是對于讀的時(shí)效性很強(qiáng)的時(shí)候（一致性），我們就不可以讀取從數(shù)據(jù)庫了，而是直接讀取主數(shù)據(jù)庫。

2、連接池

在MySQL中存在連接池的組件，比如兩個(gè)客戶端連接上來，但是我們使用多個(gè)線程去服務(wù)這幾個(gè)客戶端，可以大大提高并發(fā)訪問數(shù)據(jù)庫的能力，并且，連接池的資源是可以復(fù)用的，我們可以避免連接建立或斷開，以及安全驗(yàn)證的開銷。

他的網(wǎng)絡(luò)模型采用的并不是Reactor，而是select+阻塞io模型。對于上面所說的多個(gè)線程服務(wù)客戶端，這里要特別注意，如果我們開啟一個(gè)事務(wù)的話，一個(gè)事務(wù)內(nèi)不是包含很多SQL語句嘛，我們要保證這些事務(wù)語句全部在一個(gè)線程內(nèi)執(zhí)行。

3、異步連接

我們上面的連接池中講到了網(wǎng)絡(luò)模型采用的是 select + 非阻塞IO 。如果是阻塞IO的話也就是同步方式，我們發(fā)送多個(gè)SQL語句的話，他需要一個(gè)一個(gè)進(jìn)行執(zhí)行并且一個(gè)一個(gè)進(jìn)行返回。

但是我們采用異步的方式（非阻塞IO），我們發(fā)送多個(gè)命令，那么這些命令會(huì)異步執(zhí)行，誰執(zhí)行完畢，誰就通過回調(diào)函數(shù)進(jìn)行返回，大大節(jié)省網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臅r(shí)間。

三、緩存方案是怎么解決的

1、緩存與MySQL一致性狀態(tài)分析

我們根據(jù)上面所講述的主從復(fù)制，可以得知，MySQL中必須保存全部的數(shù)據(jù)，而Redis從數(shù)據(jù)庫只是保存熱點(diǎn)數(shù)據(jù)。那么我們來討論上面這個(gè)表格的情況。

可行方案中：MySQL有，Redis無。MySQL沒有熱點(diǎn)數(shù)據(jù)需要進(jìn)行存儲(chǔ)，所以Redis中沒有數(shù)據(jù)，也就是說，用戶查找的這個(gè)數(shù)據(jù)并不是熱點(diǎn)數(shù)據(jù)。

• 第二種方案：都有，數(shù)據(jù)一致。MySQL中包含熱點(diǎn)數(shù)據(jù)，而且Redis中也包含熱點(diǎn)數(shù)據(jù)，并且是一致的數(shù)據(jù)。這樣我們查找從數(shù)據(jù)庫的時(shí)候，就不會(huì)出現(xiàn)與主數(shù)據(jù)庫查詢不同的情況了。
• 第三種：都沒有。也就是說用戶查找的這個(gè)數(shù)據(jù)是不存在的，所以在MySQL中也不存在。

不可行方案：MySQL無，Redis有。我們講的主從復(fù)制，需要保證寫數(shù)據(jù)是寫在主數(shù)據(jù)庫中的，所以主數(shù)據(jù)庫包含全部的信息，而從數(shù)據(jù)庫是從主數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行同步的。所以這種情況是不允許的。

• 不可行方案：都有，數(shù)據(jù)不一致。我們講的主從復(fù)制中也說到了從數(shù)據(jù)庫與主數(shù)據(jù)庫進(jìn)行同步可能會(huì)有延遲，但是最終數(shù)據(jù)是一致的。這樣就會(huì)導(dǎo)致我們可能讀取從數(shù)據(jù)庫的時(shí)候（讀取熱點(diǎn)數(shù)據(jù)）可能會(huì)導(dǎo)致與主數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)不一致。

2、制定熱點(diǎn)數(shù)據(jù)的讀寫策略

對于讀的策略比較簡單，由于是熱點(diǎn)數(shù)據(jù)，我們直接讀取緩存（Redis），如果在Redis中找到了數(shù)據(jù)，那就直接返回。如果未找到，那就讀取MySQL，如果在MySQL中讀到數(shù)據(jù)，并且返回后，那就寫入Redis。這里寫入Redis中的是熱點(diǎn)數(shù)據(jù)，并不是說，一查沒有，一查沒有，就全部寫入Redis中。

寫的策略分兩種，一種是安全為主，一種是效率為主。

如果要以安全為主，我們就要避免主數(shù)據(jù)庫和從數(shù)據(jù)庫讀取的數(shù)據(jù)不同的問題。當(dāng)我們先寫入MySQL后，必然會(huì)出現(xiàn)MySQL與Redis數(shù)據(jù)不同的問題，那么我們就不能先寫入MySQL。而是要先刪除Redis中的數(shù)據(jù)，然后再寫入MySQL，最后將MySQL中的數(shù)據(jù)同步到Redis中去，這樣就保證兩方的數(shù)據(jù)一致了。但是我們的緩存方案就是為了提升效率，現(xiàn)在卻為了安全而降低了效率，這是我們不愿看到的。

如果要以效率為主，我們可以先寫入緩存，并且設(shè)置過期時(shí)間（大約是200毫秒），然后再寫入MySQL，當(dāng)寫入MySQL后，我們再將MySQL中的數(shù)據(jù)同步到Redis中去。當(dāng)同步到Redis中去的時(shí)候，這個(gè)過期時(shí)間也就到期了。過期時(shí)間是與MySQL網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)間+MySQL處理時(shí)間+MySQL同步到Redis的時(shí)間。有個(gè)問題是如果當(dāng)寫入MySQL寫入失敗，這個(gè)時(shí)候Redis中含有數(shù)據(jù)，那么他就會(huì)提供臟數(shù)據(jù)。但是這個(gè)問題也就200毫秒的存活時(shí)間，因?yàn)閺臄?shù)據(jù)庫會(huì)找主數(shù)據(jù)庫進(jìn)行同步。

四、緩存方案問題的解決方法

1、緩存穿透

問題：如果黑客讓客戶端一直讀取MySQL和Redis中都不存在的數(shù)據(jù)，那么所有的讀取操作都落在了MySQL中，那么就會(huì)造成MySQL中訪問的性能急劇降低。

解決：如果在Redis和MySQL中讀取的數(shù)據(jù)都不存在，那么就在Redis中設(shè)置一個(gè)<Key,nil>，代表查找的這個(gè)熱點(diǎn)數(shù)據(jù)不存在?；蛘卟渴?strong>布隆過濾器（類似于哈希表），使這些數(shù)據(jù)只能增加，不能刪除，具體可以搜一搜。

2、緩存擊穿

問題：如果Redis中沒有，但是MySQL中有，也就是說本來一個(gè)熱點(diǎn)數(shù)據(jù)，在Redis中存在，但是過期了，那么大量的并發(fā)請求讀取操作就會(huì)落到MySQL中，這樣就造成MySQL訪問的性能急劇降低。

解決：我們可以將過熱的數(shù)據(jù)設(shè)置成不過期的狀態(tài)。或者是添加分布式鎖，將并發(fā)的請求操作，變成串行執(zhí)行。

3、緩存雪崩

問題：我們在寫入Redis中的數(shù)據(jù)是需要加入過期時(shí)間的，但是當(dāng)我們不小心將多個(gè)過熱數(shù)據(jù)的過期時(shí)間設(shè)置成統(tǒng)一時(shí)間，就會(huì)面臨大量熱點(diǎn)數(shù)據(jù)集中失效的問題，雖然失效，但是在MySQL中還是存在這個(gè)數(shù)據(jù)，所以大量的請求讀取操作就會(huì)落到MySQL中去，就會(huì)造成MySQL訪問性能急劇降低。

解決：我們可以將這個(gè)過期時(shí)間給錯(cuò)開，避免同時(shí)過期。當(dāng)然我們可以在重啟MySQL的時(shí)候，先將一些熱數(shù)據(jù)先緩存到Redis中。

五、緩存方案的弊端

我們上面講到一個(gè)問題就是，不能支持多語句的事務(wù)，如果要支持的話，需要保證begin到commit之間的全部語句都在一條線程中執(zhí)行。而且Redis不支持回滾，并且有時(shí)候會(huì)造成Redis與MySQL數(shù)據(jù)不一致。

總結(jié)

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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