Wie können Cache-Systeme schiefgehen?

Das Diagramm unten zeigt 4 typische Fälle, in denen Caches schief gehen können, und ihre Lösungen.

Donnerherdenproblem Dies geschieht, wenn eine große Anzahl von Schlüsseln im Cache gleichzeitig abläuft. Dann treffen die Abfrageanfragen direkt auf die Datenbank, was die Datenbank überlastet.

Es gibt zwei Möglichkeiten, dieses Problem zu beheben: Eine besteht darin, die Festlegung derselben Ablaufzeit für die Schlüssel zu vermeiden und in der Konfiguration eine Zufallszahl hinzuzufügen. Die andere besteht darin, nur den Kerngeschäftsdaten den Zugriff auf die Datenbank zu ermöglichen und den Zugriff von Nicht-Kerndaten auf die Datenbank zu verhindern, bis der Cache gesichert ist.

Cache-Penetration Dies geschieht, wenn der Schlüssel nicht im Cache oder in der Datenbank vorhanden ist. Die Anwendung kann keine relevanten Daten aus der Datenbank abrufen, um den Cache zu aktualisieren. Dieses Problem belastet sowohl den Cache als auch die Datenbank erheblich.

Um dieses Problem zu lösen, gibt es zwei Vorschläge. Eine besteht darin, einen Nullwert für nicht vorhandene Schlüssel zwischenzuspeichern, um einen Zugriff auf die Datenbank zu vermeiden. Die andere besteht darin, zuerst einen Bloom-Filter zu verwenden, um die Existenz des Schlüssels zu überprüfen. Wenn der Schlüssel nicht vorhanden ist, können wir vermeiden, auf die Datenbank zuzugreifen.

Cache-Aufschlüsselung Dies ähnelt dem Donnerherdenproblem. Dies geschieht, wenn ein Hotkey abläuft. Eine große Anzahl von Anfragen erreicht die Datenbank.

Da die Hotkeys 80 % der Abfragen ausmachen, legen wir für sie keine Ablaufzeit fest.

Cache-Absturz Dies geschieht, wenn der Cache nicht verfügbar ist und alle Anforderungen an die Datenbank gesendet werden.

Es gibt zwei Möglichkeiten, dieses Problem zu lösen. Eine besteht darin, einen Leistungsschalter einzurichten. Wenn der Cache ausfällt, können die Anwendungsdienste weder auf den Cache noch auf die Datenbank zugreifen. Die andere besteht darin, einen Cluster für den Cache einzurichten, um die Cache-Verfügbarkeit zu verbessern.

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