应对 Memcached 缓存失效,导致高并发查询 DB 的几种思路

      当Memcached缓存失效时,容易出现高并发的查询DB,导致DB压力骤然上升。

      这篇blog主要是探讨如何在缓存将要失效时,及时地更新缓存,而不是如何在缓存失效之后,如何防止高并发的DB查询。

    个人认为,当缓存将要失效时,及时地把新的数据刷到memcached里,这个是解决缓存失效瞬间高并发查DB的最好方法。那么如何及时地知道缓存将要失效?

     解决这个问题有几种思路:

     比如一个key是aaa,失效时间是30s。

 1.定期从DB里查询数据,再刷到memcached里

       这种方法有个缺点是,有些业务的key可能是变化的,不确定的。而且不好界定哪些数据是应该查询出来放到缓存中的,难以区分冷热数据。

  2.当缓存取到为null时,加锁去查询DB,只允许一个线程去查询DB

        这种方式不太靠谱,不多讨论。而且如果是多个web服务器的话,还是有可能有并发的操作。

  3.在向memcached写入value时,同时写入当前机器在时间作为过期时间

          当get得到数据时,如果当前时间 – 过期时间 > 5s,则后台启动一个任务去查询DB,更新缓存。当然,这里的后台任务必须保证同一个key,只有一个线程在执行查询DB的任务,不然这个还是高并发查询DB。

          缺点是要把过期时间和value合在一起序列化,取出数据后,还要反序列化。很不方便。

          网上大部分文章提到的都是前面两种方式,有少数文章提到第3种方式。下面提出一种基于两个key的方法:

  4.两个key,一个key用来存放数据,另一个用来标记失效时间

         比如key是aaa,设置失效时间为30s,则另一个key为expire_aaa,失效时间为25s。

         在取数据时,用multiget,同时取出aaa和expire_aaa,如果expire_aaa的value == null,则后台启动一个任务去查询DB,更新缓存。和上面类似。对于后台启动一个任务去查询DB,更新缓存,要保证一个key只有一个线程在执行,这个如何实现?

         对于同一个进程,简单加锁即可。拿到锁的就去更新DB,没拿到锁的直接返回。

         对于集群式的部署的,如何实现只允许一个任务执行?

         这里就要用到memcached的add命令了。add命令是如果不存在key,则设置成功,返回true,如果已存在key,则不存储,返回false。

         当get expired_aaa是null时,则add expired_aaa 过期时间由自己灵活处理。比如设置为3秒。如果成功了,再去查询DB,查到数据后,再set expired_aaa为25秒。set aaa 为30秒。

 

 综上所述,来梳理下流程:

      比如一个key是aaa,失效时间是30s。查询DB在1s内。

      put数据时,设置aaa过期时间30s,设置expire_aaa过期时间25s;

  •   get数据时,multiget  aaa 和 expire_aaa,如果expired_aaa对应的value != null,则直接返回aaa对应的数据给用户。如果expire_aaa返回value == null,则后台启动一个任务,尝试add expire_aaa,并设置超时过间为3s。这里设置为3s是为了防止后台任务失败或者阻塞,如果这个任务执行失败,那么3秒后,如果有另外的用户访问,那么可以再次尝试查询DB。如果add执行成功,则查询DB,再更新aaa的缓存,并设置expire_aaa的超时时间为25s。

  5. 时间存到Value里,再结合add命令来保证只有一个线程去刷新数据

     update:2014-06-29

     最近重新思考了下这个问题。发现第4种两个key的办法比较耗memcached的内存,因为key数翻倍了。结合第3种方式,重新设计了下,思路如下:

     仍然使用两个key的方案:

     key

      __load_{key}

    其中,__load_{key} 这个key相当于一个锁,只允许add成功的线程去更新数据,而这个key的超时时间是比较短的,不会一直占用memcached的内存。

  • 在set 到Memcached的value中,加上一个时间,(time, value),time是memcached上的key未来会过期的时间,并不是当前系统时间。

  • 当get到数据时,检查时间是否快要超时: time – now < 5 * 1000,假定设置了快要超时的时间是5秒。

* 如果是,则后台启动一个新的线程:

*     尝试 add __load_{key},

*     如果成功,则去加载新的数据,并set到memcached中。

*  原来的线程直接返回value给调用者。

按上面的思路,用xmemcached封装了下:

     DataLoader,用户要实现的加载数据的回调接口:

public interface DataLoader {
    public <T> T load();
}

    RefreshCacheManager,用户只需要关心这这两个接口函数:

public class RefreshCacheManager {
  static public <T> T tryGet(MemcachedClient memcachedClient, final String key, final int expire, final DataLoader dataLoader);
 static public <T> T autoRetryGet(MemcachedClient memcachedClient, final String key, final int expire, final DataLoader dataLoader);
}

   其中autoRetryGet函数如果get到是null,内部会自动重试4次,每次间隔500ms。

   RefreshCacheManager内部自动处理数据快过期,重新刷新到memcached的逻辑。

总结:

   我个人是倾向于第5种方式的,因为很简单,直观。比第4种方式要节省内存,而且不用mget,在使用memcached集群时不用担心出麻烦事。

   这种两个key的方式,还有一个好处,就是数据是自然冷热适应的。如果是冷数据,30秒都没有人访问,那么数据会过期。

   如果是热门数据,一直有大流量访问,那么数据就是一直热的,而且数据一直不会过期。

  原文转载:http://www.importnew.com/19215.html

发表评论