巩义网站建设案例课堂美食网站制作代码

1 分布式缓存使用及导致的问题

        1.1 hotkey典型业务场景

                常规性hotkey：可以提前评估出hotkey的场景，比如：重要节假日、促销活动等

                突发性hotkey：没法提前评估，突发性行为，比如：突然新闻、爆炸信息（微博）、爆款商品等

                解决方案

                        ① 多副本方案：将这些热点key分散处理

                        ② 本地缓存方案：提前进行本地缓存预热，预加载，尽量优先命中本地缓存

                产生的问题

                        ① 怎么提前预热：定时任务

                        ② 数据一致性问题：本地缓存、分布式缓存、数据库

                        ③ 针对突发性hotkey，关键点在于怎么快速定位热点key？

                                流式计算：fink

                                高并发的hotkey计算中间件：基于时间窗口原理（京东的hotkey组件）

        1.2 bigkey

                （1）商品详情缓存（String类型）：将包含多字段（如图文描述、评价列表等）的完整商品信息序列化为大JSON字符串存储‌

                        单个String类型Key体积超过1MB（极端场景达10MB），导致查询延迟激增‌

                （2）社交关系图谱（Hash类型）：使用Hash存储用户社交关系（如好友列表、关注列表），单个Key包含数千成员且value体积总和超100MB‌

                        HGETALL等操作耗时超过10ms，导致单线程阻塞和网络拥塞‌

                （3）全站排行榜（ZSet类型）：全局积分/热度排行榜使用单个ZSet存储所有用户数据，成员数量超1万‌

                        ZRANGE等范围查询操作耗时过长，引发内存不均衡和节点负载倾斜‌

                解决方案（遵循‌“监控先行、分而治之、预防为主”‌原则）

                        （1）BigKey发现与定位，并进行监控

                                ① 使用【redis-cli --bigkeys】命令进行全库扫描，识别各数据类型中体积最大的Key（如String超1MB、集合元素超5000个）‌

                                ② 结合【MEMORY USAGE】命令精确计算指定Key的内存占用，定位异常值‌

                                ③ 通过Redis监控平台（如RedisInsight、Prometheus）实时跟踪内存增长、操作耗时等指标，设置阈值告警（如操作延迟>10ms）‌

                        （2）数据拆分与重构

                                ① String类型‌：将大JSON拆分为多个子Key（如商品详情按字段拆分为product:1001:info、product:1001:reviews），或改用Hash结构分片存储‌

                                ② 集合类型（Hash/List/Set/ZSet）‌：

                                        按哈希分片（如user:1001:logs_0至user:1001:logs_4

                                        按时间维度拆分（如日志队列拆分为logs:202404、logs:202405）

                        （3）设计规范，结构优化

                                ① 限制单Key体积（如String≤100KB、集合元素≤1000个）

                                ② 避免存储完整业务对象，优先采用关联查询或二级缓存‌

                                ③ 高频访问的热点数据（如排行榜）改用分片ZSet（如rank:shard_1至rank:shard_10）‌

2 本地缓存

        缓存的核心：提升数据命中率

        2.1 本地缓存主要技术

                Nginx本地缓存：share dict

                Java技术栈

                        ① Map（HashMap，ConcurrentHashMap）

                                优点：简单，不需要引入第三方jar，适合一些比较简单的场景

                                缺点：没有太好的缓存淘汰策略

                        ② Guava cache

                                Google开源的基于LRU淘汰算法的缓存技术

                                优点：支持最大容量限制；两种过期删除策略（插入时间、访问时间）；支持简单的统计功能

                                缺点：主流技术框架放弃了对Guava cache的支持

                        ③ Encache

                                Hibernate默认的缓存组件

                                优点

                                        支持多种缓存淘汰策略

                                        支持堆内缓存、堆外缓存、磁盘缓存

                                        支持多种集群方案，解决数据共享

                                缺点：相较于Caffeine性能较差

                        ④ Caffeine

                                采用W-TinyLFU（LFU和LRU优点结合）开源缓存技术

                                缓存性能接近理论最优，Guava cache增强版

        2.2 本地缓存优缺点

                快但是量少：访问速度块，但无法进行大数据存储

                需要解决数据一致性问题：本地缓存、分布式缓存、数据库 数据一致性问题

                未持久化，容易丢失：数据随应用进程重启而丢失

3 常见缓存淘汰算法

        Redis的8种缓存淘汰策略

        过期清除策略：定期删除 + 惰性删除

        3.1 FIFO：先进先出淘汰算法

                一个数据最先进入缓存，应用最先淘汰掉

                优点：最公平的一种数据淘汰算法，逻辑简单

                缺点：缓存命中率低，完全没有考虑这方面

        3.2 LRU：最近最少使用淘汰策略       

               淘汰最长时间没有用过的， 适用于局部流量突发场景

               优点：LRU实现简单。一般情况下能够表现出很好的命中率

                        可以有效的对访问比较频繁的数据进行保护，针对热点数据命中率明显提升，对突发性的稀疏流量表现很好

               缺点：周期性的局部热点数据场景，大概率缓存命中率不高

        3.3 LFU：最不经常使用淘汰算法

                淘汰最少次使用的，适用于局部周期性场景

                增加元素访问次数统计，并且按照访问次数排序

                优点：适用于局部周期性热点场景，比LRU有更好的缓存命中率，以访问次数为基准

                缺点：① 需要记录数据的访问次数，就要占用额外的空间

                           ② 需要维护访问次数数据，每次访问更新有时间开销

                           ③ 局部突发流量场景，大概率缓存命中率不高