面試必問之快取
阿新 • • 發佈：2022-03-23
1.快取有哪些型別？
- 本地快取:在程序中的記憶體中快取，沒有遠端互動，但快取較小無法擴充套件，可使用Ehcache實現
- 分散式快取:分散式系統下的快取系統，需要遠端請求，效能不如本地快取
- 多級快取:本地快取只儲存訪問頻率最高的熱點資料，其他的放在分散式快取
2.快取淘汰策略有哪些？
- FIFO先進先出:利用雙向連結串列來儲存資料，新資料新增到鏈尾，Cache滿後刪除連結串列頭部資料
- LFU最少使用:新資料新增佇列尾部，快取命中引用計數增加，佇列重新排序，Cache滿後刪除佇列尾部資料
- LRU使用率低:新資料新增連結串列頭部，快取命中將資料移到頭部，Cache滿後刪除連結串列尾部資料
3.常用快取Redis、Memcache
Redis
- 單執行緒處理請求，採用了非阻塞非同步處理機制，並且是記憶體操作IO時間不會太長，避免上下文切換產生的代價，支援持久化和多種資料格式，提供主從同步機制，Cluster叢集部署能力，實現高可用，但依然會有快取雪崩、快取穿透、快取擊穿
Memcache
- 將資料全部存在記憶體中，資料不能超過記憶體大小且不能持久化，只能存字串，只能存KeyValue，沒有賦值和同步機制
Redis詳解
- 八種資料結構：String、Set、List、Hash、Sorted set、Bitmaps(可實現布隆過濾器)、HyperLogLog(可實現去重統計)、Geo(實現儲存地理位置)
- 持久化：支援RDB記憶體快照和AOF日誌檔案
- 主從架構：一主多從，主負責寫，並將資料複製到從節點，從負責讀，讀寫分離
- 主從同步：1.當啟動 Slave Node時，會發送 PSYNC 命令到 Master Node
2.初次連線會觸發一次全量複製並啟動一個後臺執行緒生成RDB快照，同時將所有寫命令快取在記憶體
3.RDB生成完後，會發送給Slave，Slave寫入磁碟後從磁碟載入到記憶體中
4.Master在將記憶體中的命令傳送給Slave，並同步這些資料
5.如因斷網或機器宕機導致Master和Slave斷開連線，會自動重連並斷點續傳
注意：在Redis2.8版本之前，同步採用SYNC命令，複製功能分為同步和命令傳播，針對斷點續傳效率很低，
在2.8版本之後解決了這個問題，PSYNC具有完整同步和部分同步兩種模式，具體詳解請參照官網
- 哨兵叢集：叢集監控、訊息通知、故障轉移、配置中心 一般都是配置3個哨兵節點
- 叢集監控：哨兵會不斷檢查 Master 和 Slave是否正常
- 訊息通知：當被監控的某個節點出現問題，哨兵會通過API傳送通知到管理員
- 宕機類別：主觀下線為單個哨兵對 Master 做出的下線判斷，客觀下線為多個哨兵對 Mster 做出SDOWN判斷，並通過SENTINEL is-master-down-by-addr命令相互交流後做出的下線判斷
- 故障轉移：當Master 宕機後哨兵之間會進行選舉，推選一個哨兵成為新的 Master，當客戶端連線失效的 Master 時，叢集會返回新的 Master 地址，Master 的配置檔案也會發生改變，哨兵的監控目標也會 變為新Master
- 快取更新：主動更新能夠很大保證資料一致性問題，即更新完資料庫在更新快取；其次是超時剔除，對資料設定過期時間，超過過期時間自動刪除，然後再次進行快取；淘汰策略演算法
- 快取穿透：在快取和資料庫中均查不到資料，造成大量請求資料庫，導致資料庫宕機
- 解決方案：1.在資料庫查不到直接在快取中賦值空值並設定過期時間
2.布隆過濾器，將資料庫資料雜湊對映到過濾器，不存在直接返回，存在再去查快取
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快取雪崩：當快取伺服器重啟或大量快取集體失效，造成大量請求資料庫，導致資料庫宕機
- 解決方案：1.雙機房部署以及主從+哨兵機制，設定Redis節點避免全盤崩潰
2.設定本地快取、限流降級請求預設資料
3.優化快取過期時間或設定快取不過期
- 快取擊穿：某個熱點資料失效時，大量針對這個資料的請求會穿透到資料庫
- 解決方案：1.互斥鎖或JVM鎖，只有第一個執行緒能拿到鎖執行資料庫查詢，其他執行緒阻塞等待，等第一個執行緒將資料寫入快取，其他執行緒直接走快取
2.設定熱點不過期，非同步載入資料更新快取，但會導致短時間內資料不一致，如果快取重新整理不上還會產生髒資料
3.快取自動續期、二級快取等，但在沒有發生時會造成資源浪費
- 待補充......