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紅色寶石原理：一張緩存穿透演示圖解
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近年來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，緩存技術(shù)也逐漸成為了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的重要技術(shù)之一。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，緩存穿透問(wèn)題經(jīng)常出現(xiàn)，給網(wǎng)站帶來(lái)一定程度的影響。為了更好地了解緩存穿透問(wèn)題，本文將以紅色寶石原理為例，通過(guò)一張緩存穿透演示圖解，讓讀者更好地理解緩存穿透問(wèn)題和解決方法。
1. 緩存穿透問(wèn)題
緩存穿透是指查詢一個(gè)不存在的數(shù)據(jù)，由于緩存中沒有，所以不得不去存儲(chǔ)中查詢，這樣的查詢很可能會(huì)導(dǎo)致存儲(chǔ)層面的壓力增大，甚至觸發(fā)緩存雪崩。穿透發(fā)生的情況如下圖所示：
從圖中可以看出，某個(gè)用戶請(qǐng)求了一個(gè)不存在的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致壓力直接傳遞到存儲(chǔ)層，由于存儲(chǔ)層無(wú)法命中緩存，所以需要去查找數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣的查詢過(guò)程會(huì)導(dǎo)致大量的數(shù)據(jù)庫(kù)查詢請(qǐng)求，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的性能。為了解決緩存穿透問(wèn)題，我們需要使用布隆過(guò)濾器來(lái)過(guò)濾掉一些不存在的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，避免過(guò)多的查詢請(qǐng)求。
2. 紅色寶石原理
紅色寶石原理是一種緩存穿透的解決方案，主要利用布隆過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾。其流程如下：
用戶發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求到系統(tǒng)，系統(tǒng)首先從緩存中查詢，如果緩存中沒有命中，則去布隆過(guò)濾器查詢是否是一個(gè)不存在的數(shù)據(jù)。如果布隆過(guò)濾器返回不存在，則直接返回給用戶不存在，否則繼續(xù)向存儲(chǔ)層進(jìn)行查詢。如果存儲(chǔ)層返回了數(shù)據(jù)，則更新緩存和布隆過(guò)濾器。
紅色寶石原理的代碼實(shí)現(xiàn)如下：
“`java
public class RedisBloomFilter {
private Jedis jedis;
private BloomFilter bloomFilter;
private int expectedSize = 1000000;
private double fpp = 0.01;
private String key = “bloom_filter”;
public RedisBloomFilter() {
jedis = new Jedis(“l(fā)ocalhost”);
jedis.auth(“password”);
jedis.select(0);
long numBits = BloomFilterOptimalNum.numOfBits(expectedSize, fpp);
int numHashFunctions = BloomFilterOptimalNum.numOfHashFunctions(numBits, expectedSize);
bloomFilter = new BloomFilter(numBits, numHashFunctions);
}
public boolean isExist(String data) {
if (bloomFilter.contns(data)) {
return true;
}
if (jedis.get(key) != null) {
bloomFilter.deserialize(jedis.get(key).getBytes());
if (bloomFilter.contns(data)) {
return true;
}
}
return false;
}
public void add(String data) {
bloomFilter.add(data);
jedis.set(key, new String(bloomFilter.serialize()));
}
}
3. 緩存穿透演示圖解
下面是一張緩存穿透演示圖，通過(guò)這張圖可以真實(shí)地模擬出緩存穿透的情況以及紅色寶石原理的解決方案。
從圖中可以看出，用戶請(qǐng)求一個(gè)不存在的數(shù)據(jù)編號(hào)，根據(jù)紅色寶石原理，系統(tǒng)首先從布隆過(guò)濾器中查詢是否是一個(gè)不存在的數(shù)據(jù)。由于該數(shù)據(jù)編號(hào)并不在布隆過(guò)濾器中，所以直接返回不存在給用戶，避免了需要去存儲(chǔ)層查詢的情況，從而減少了存儲(chǔ)層的負(fù)載。
4. 總結(jié)
通過(guò)本文的圖解，我們可以更加深入地了解緩存穿透問(wèn)題和解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要選擇合適的布隆過(guò)濾器來(lái)避免緩存穿透問(wèn)題，并且在進(jìn)行緩存設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮到布隆過(guò)濾器的使用，避免出現(xiàn)一些不必要的問(wèn)題。
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