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利用缓存解决并发

发布时间: 2023-01-08 07:54:11

⑴ 如何处理大量数据高并发大流量并发操作方案

大数据并发处理解决方案:
1、HTML静态化
效率最高、消耗最小的就是纯静态化的html页面,所以尽可能使网站上的页面采用静态页面来实现,这个最简单的方法其实也是最有效的方法。但是对于大量内容并且频繁更新的网站,无法全部手动去挨个实现,于是出现了常见的信息发布系统CMS,像常访问的各个门户站点的新闻频道,甚至他们的其他频道,都是通过信息发布系统来管理和实现的,信息发布系统可以实现最简单的信息录入自动生成静态页面,还能具备频道管理、权限管理、自动抓取等功能,对于一个大型网站来说,拥有一套高效、可管理的CMS是必不可少的。
2、图片服务器分离
对于Web服务器来说,不管是Apache、IIS还是其他容器,图片是最消耗资源的,于是有必要将图片与页面进行分离,这是基本上大型网站都会采用的策略,他们都有独立的图片服务器,甚至很多台图片服务器。这样的架构可以降低提供页面访问请求的服务器系统压力,并且可以保证系统不会因为图片问题而崩溃,在应用服务器和图片服务器上,可以进行不同的配置优化,比如apache在配置ContentType的时候可以尽量少支持,尽可能少的LoadMole,保证更高的系统消耗和执行效率。 这一实现起来是比较容易的一现,如果服务器集群操作起来更方便,如果是独立的服务器,新手可能出现上传图片只能在服务器本地的情况下,可以在令一台服务器设置的IIS采用网络路径来实现图片服务器,即不用改变程序,又能提高性能,但对于服务器本身的IO处理性能是没有任何的改变。
3、数据库集群和库表散列
大型网站都有复杂的应用,这些应用必须使用数据库,那么在面对大量访问的时候,数据库的瓶颈很快就能显现出来,这时一台数据库将很快无法满足应用,于是需要使用数据库集群或者库表散列。
4、缓存
缓存一词搞技术的都接触过,很多地方用到缓存。网站架构和网站开发中的缓存也是非常重要。架构方面的缓存,对Apache比较熟悉的人都能知道Apache提供了自己的缓存模块,也可以使用外加的Squid模块进行缓存,这两种方式均可以有效的提高Apache的访问响应能力。
网站程序开发方面的缓存,Linux上提供的Memory Cache是常用的缓存接口,可以在web开发中使用,比如用Java开发的时候就可以调用MemoryCache对一些数据进行缓存和通讯共享,一些大型社区使用了这样的架构。另外,在使用web语言开发的时候,各种语言基本都有自己的缓存模块和方法,PHP有Pear的Cache模块,Java就更多了,.net不是很熟悉,相信也肯定有。
5、镜像
镜像是大型网站常采用的提高性能和数据安全性的方式,镜像的技术可以解决不同网络接入商和地域带来的用户访问速度差异,比如ChinaNet和ENet之间的差异就促使了很多网站在教育网内搭建镜像站点,数据进行定时更新或者实时更新。在镜像的细节技术方面,这里不阐述太深,有很多专业的现成的解决架构和产品可选。也有廉价的通过软件实现的思路,比如Linux上的rsync等工具。
6、负载均衡
负载均衡将是大型网站解决高负荷访问和大量并发请求采用的终极解决办法。 负载均衡技术发展了多年,有很多专业的服务提供商和产品可以选择。
硬件四层交换
第四层交换使用第三层和第四层信息包的报头信息,根据应用区间识别业务流,将整个区间段的业务流分配到合适的应用服务器进行处理。第四层交换功能就象是虚IP,指向物理服务器。它传输的业务服从的协议多种多样,有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他协议。这些业务在物理服务器基础上,需要复杂的载量平衡算法。在IP世界,业务类型由终端TCP或UDP端口地址来决定,在第四层交换中的应用区间则由源端和终端IP地址、TCP和UDP端口共同决定。
在硬件四层交换产品领域,有一些知名的产品可以选择,比如Alteon、F5等,这些产品很昂贵,但是物有所值,能够提供非常优秀的性能和很灵活的管理能力。Yahoo中国当初接近2000台服务器使用了三四台Alteon就搞定了。

⑵ 现在有哪些技术能够提高.Net的并发和缓存

这些并发,可以通过增加应用服务器来达到,缓存可以使用 "System.Web.Caching.Cache"来增加,由于目前不知道增加这些并发和缓存的作用,所以下面只能列举常用的方法给你哦!

一、缓解数据库读取压力

这个缓存机制使用的是.Net本身提供的缓存功能,System.Web.Caching.Cache
这个方案可以解决一般访问量不是很大的站点的需求,更高一级的,可以通过增加Web园工作进程来达到提升性能的需求,而且这个方案里面,已经解决多进程下缓存同步的问题。

更高层次的缓存只用到内存数据库如:Redis Memcached ...

由于增加了缓存服务,可以解决大部分高并发访问需求。

二、缓解Web服务器压力

1 增加公用资源文件访问CDN (将 js pic 这些站点必须的文件采用公用CDN)

2 使用单独的文件服务器

3 增加web服务器进行负载均衡设计

三、缓解数据库压力

    数据库读写分离处理

    --------------------------

    请采纳!

⑶ 分布式缓存重建并发冲突

基于三级缓存架构的分布式系统中,如果缓存服务在本地的 Ehcache 中都读取不到数据,此时需要重新到源头的服务中去拉去数据,拉取到数据之后,赶紧先给 Nginx 的请求返回,同时将数据写入 Ehcache 和 Redis中。此时会出现分布式重建缓存的并发冲突问题,导致三级缓存失效。

分布式缓存重建并发冲突问题的具体原因是由于多个缓存服务实例提供服务,如果发现缓存失效,那么就会去重建,这个时候回出现以下几种情况:

1.变更缓存重建以及空缓存请求重建,更新 redis 之前,都需要先获取对应商品 id 的分布式锁。

⑷ 如何处理高并发

处理高并发的六种方法

1:系统拆分,将一个系统拆分为多个子系统,用bbo来搞。然后每个系统连一个数据库,这样本来就一个库,现在多个数据库,这样就可以抗高并发。

2:缓存,必须得用缓存。大部分的高并发场景,都是读多写少,那你完全可以在数据库和缓存里都写一份,然后读的时候大量走缓存不就得了。毕竟人家redis轻轻松松单机几万的并发啊。没问题的。所以你可以考的虑考虑你的项目里,那些承载主要请求读场景,怎么用缓存来抗高并发。

3:MQ(消息队列),必须得用MQ。可能你还是会出现高并发写的场景,比如说一个业务操作里要频繁搞数据库几十次,增删改增删改,疯了。那高并发绝对搞挂你的系统,人家是缓存你要是用redis来承载写那肯定不行,数据随时就被LRU(淘汰掉最不经常使用的)了,数据格式还无比简单,没有事务支持。所以该用mysql还得用mysql啊。那你咋办?用MQ吧,大量的写请求灌入MQ里,排队慢慢玩儿,后边系统消费后慢慢写,控制在mysql承载范围之内。所以你得考虑考虑你的项目里,那些承载复杂写业务逻辑的场景里,如何用MQ来异步写,提升并发性。MQ单机抗几万并发也是ok的。

4:分库分表,可能到了最后数据库层面还是免不了抗高并发的要求,好吧,那么就将一个数据库拆分为多个库,多个库来抗更高的并发;然后将一个表拆分为多个表,每个表的数据量保持少一点,提高sql跑的性能。

5:读写分离,这个就是说大部分时候数据库可能也是读多写少,没必要所有请求都集中在一个库上吧,可以搞个主从架构,主库写入,从库读取,搞一个读写分离。读流量太多的时候,还可以加更多的从库。

6:solrCloud:
SolrCloud(solr 云)是Solr提供的分布式搜索方案,可以解决海量数据的 分布式全文检索,因为搭建了集群,因此具备高可用的特性,同时对数据进行主从备份,避免了单点故障问题。可以做到数据的快速恢复。并且可以动态的添加新的节点,再对数据进行平衡,可以做到负载均衡:

⑸ 应对Memcached缓存失效,导致高并发查询DB的几种思路

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。

⑹ 如何处理数据库并发问题

想要知道如何处理数据并发,自然需要先了解数据并发。

什么是数据并发操作呢?
就是同一时间内,不同的线程同时对一条数据进行读写操作。

在互联网时代,一个系统常常有很多人在使用,因此就可能出现高并发的现象,也就是不同的用户同时对一条数据进行操作,如果没有有效的处理,自然就会出现数据的异常。而最常见的一种数据并发的场景就是电商中的秒杀,成千上万个用户对在极端的时间内,抢购一个商品。针对这种场景,商品的库存就是一个需要控制的数据,而多个用户对在同一时间对库存进行重写,一个不小心就可能出现超卖的情况。

针对这种情况,我们如何有效的处理数据并发呢?

第一种方案、数据库锁
从锁的基本属性来说,可以分为两种:一种是共享锁(S),一种是排它锁(X)。在MySQL的数据库中,是有四种隔离级别的,会在读写的时候,自动的使用这两种锁,防止数据出现混乱。

这四种隔离级别分别是:

读未提交(Read Uncommitted)
读提交(Read Committed)
可重复读(Repeated Read)
串行化(Serializable)
当然,不同的隔离级别,效率也是不同的,对于数据的一致性保证也就有不同的结果。而这些可能出现的又有哪些呢?

脏读(dirty read)

当事务与事务之间没有任何隔离的时候,就可能会出现脏读。例如:商家想看看所有的订单有哪些,这时,用户A提交了一个订单,但事务还没提交,商家却看到了这个订单。而这时就会出现一种问题,当商家去操作这个订单时,可能用户A的订单由于部分问题,导致数据回滚,事务没有提交,这时商家的操作就会失去目标。

不可重复读(unrepeatable read)

一个事务中,两次读操作出来的同一条数据值不同,就是不可重复读。

例如:我们有一个事务A,需要去查询一下商品库存,然后做扣减,这时,事务B操作了这个商品,扣减了一部分库存,当事务A再次去查询商品库存的时候,发现这一次的结果和上次不同了,这就是不可重复读。

幻读(phantom problem)

一个事务中,两次读操作出来的结果集不同,就是幻读。

例如:一个事务A,去查询现在已经支付的订单有哪些,得到了一个结果集。这时,事务B新提交了一个订单,当事务A再次去查询时,就会出现,两次得到的结果集不同的情况,也就是幻读了。

那针对这些结果,不同的隔离级别可以干什么呢?

“读未提(Read Uncommitted)”能预防啥?啥都预防不了。

“读提交(Read Committed)”能预防啥?使用“快照读(Snapshot Read)”方式,避免“脏读”,但是可能出现“不可重复读”和“幻读”。

“可重复读(Repeated Red)”能预防啥?使用“快照读(Snapshot Read)”方式,锁住被读取记录,避免出现“脏读”、“不可重复读”,但是可能出现“幻读”。

“串行化(Serializable)”能预防啥?有效避免“脏读”、“不可重复读”、“幻读”,不过运行效率奇差。

好了,锁说完了,但是,我们的数据库锁,并不能有效的解决并发的问题,只是尽可能保证数据的一致性,当并发量特别大时,数据库还是容易扛不住。那解决数据并发的另一个手段就是,尽可能的提高处理的速度。

因为数据的IO要提升难度比较大,那么通过其他的方式,对数据进行处理,减少数据库的IO,就是提高并发能力的有效手段了。

最有效的一种方式就是:缓存
想要减少并发出现的概率,那么读写的效率越高,读写的执行时间越短,自然数据并发的可能性就变小了,并发性能也有提高了。

还是用刚才的秒杀举例,我们为的就是保证库存的数据不出错,卖出一个商品,减一个库存,那么,我们就可以将库存放在内存中进行处理。这样,就能够保证库存有序的及时扣减,并且不出现问题。这样,我们的数据库的写操作也变少了,执行效率也就大大提高了。

当然,常用的分布式缓存方式有:Redis和Memcache,Redis可以持久化到硬盘,而Memcache不行,应该怎么选择,就看具体的使用场景了。

当然,缓存毕竟使用的范围有限,很多的数据我们还是必须持久化到硬盘中,那我们就需要提高数据库的IO能力,这样避免一个线程执行时间太长,造成线程的阻塞。

那么,读写分离就是另一种有效的方式了
当我们的写成为了瓶颈的时候,读写分离就是一种可以选择的方式了。

我们的读库就只需要执行读,写库就只需要执行写,把读的压力从主库中分离出去,让主库的资源只是用来保证写的效率,从而提高写操作的性能。

⑺ 分布式缓存主要用在高并发环境下的作用

分布式缓存主要用在高并发环境下,减轻数据库的压力,提高系统的响应速度和并发吞吐。当大量的读、写请求涌向数据库时,磁盘的处理速度与内存显然不在一个量级,因此,在数据库之前加一层缓存,能够显着提高系统的响应速度,并降低数据库的压力。作为传统的关系型数据库,MySQL提供完整的ACID操作,支持丰富的数据类型、强大的关联查询、where语句等,能够非常客易地建立查询索引,执行复杂的内连接、外连接、求和、排序、分组等操作,并且支持存储过程、函数等功能,产品成熟度高,功能强大。但是,对于需要应对高并发访问并且存储海量数据的场景来说,出于对性能的考虑,不得不放弃很多传统关系型数据库原本强大的功能,牺牲了系统的易用性,并且使得系统的设计和管理变得更为复杂。这也使得在过去几年中,流行着另一种新的存储解决方案——NoSQL,它与传统的关系型数据库最大的差别在于,它不使用SQL作为查询语言来查找数据,而采用key-value形式进行查找,提供了更高的查询效率及吞吐,并且能够更加方便地进行扩展,存储海量数据,在数千个节点上进行分区,自动进行数据的复制和备份。在分布式系统中,消息作为应用间通信的一种方式,得到了十分广泛的应用。消息可以被保存在队列中,直到被接收者取出,由于消息发送者不需要同步等待消息接收者的响应,消息的异步接收降低了系统集成的耦合度,提升了分布式系统协作的效率,使得系统能够更快地响应用户,提供更高的吞吐。
当系统处于峰值压力时,分布式消息队列还能够作为缓冲,削峰填谷,缓解集群的压力,避免整个系统被压垮。垂直化的搜索引擎在分布式系统中是一个非常重要的角色,它既能够满足用户对于全文检索、模糊匹配的需求,解决数据库like查询效率低下的问题,又能够解决分布式环境下,由于采用分库分表,或者使用NoSQL数据库,导致无法进行多表关联或者进行复杂查询的问题。

⑻ 如何解决高并发问题

使用高性能的服务器、高性能的数据库、高效率的编程语言、还有高性能的Web容器,(对架构分层+负载均衡+集群)这几个解决思路在一定程度上意味着更大的投入。

1、高并发:在同一个时间点,有大量的客户来访问我们的网站,如果访问量过大,就可能造成网站瘫痪。

2、高流量:当网站大后,有大量的图片,视频,这样就会对流量要求高,需要更多更大的带宽。

3、大存储:可能对数据保存和查询出现问题。

解决方案:

1、提高硬件能力、增加系统服务器。(当服务器增加到某个程度的时候系统所能提供的并发访问量几乎不变,所以不能根本解决问题)

2、本地缓存:本地可以使用JDK自带的Map、Guava Cache.分布式缓存:Redis、Memcache.本地缓存不适用于提高系统并发量,一般是用处用在程序中。

Spiring把已经初始过的变量放在一个Map中,下次再要使用这个变量的时候,先判断Map中有没有,这也就是系统中常见的单例模式的实现。

⑼ 华为技术架构师分享:高并发场景下缓存处理的一些思路

在实际的开发当中,我们经常需要进行磁盘数据的读取和搜索,因此经常会有出现从数据库读取数据的场景出现。但是当数据访问量次数增大的时候,过多的磁盘读取可能会最终成为整个系统的性能瓶颈,甚至是压垮整个数据库,导致系统卡死等严重问题。

常规的应用系统中,我们通常会在需要的时候对数据库进行查找,因此系统的大致结构如下所示:

1.缓存和数据库之间数据一致性问题

常用于缓存处理的机制我总结为了以下几种:

首先来简单说说Cache aside的这种方式:

Cache Aside模式

这种模式处理缓存通常都是先从数据库缓存查询,如果缓存没有命中则从数据库中进行查找。

这里面会发生的三种情况如下:

缓存命中:

当查询的时候发现缓存存在,那么直接从缓存中提取。

缓存失效:

当缓存没有数据的时候,则从database里面读取源数据,再加入到cache里面去。

缓存更新:

当有新的写操作去修改database里面的数据时,需要在写操作完成之后,让cache里面对应的数据失效。

关于这种模式下依然会存在缺陷。比如,一个是读操作,但是没有命中缓存,然后就到数据库中取数据,此时来了一个写操作,写完数据库后,让缓存失效,然后,之前的那个读操作再把老的数据放进去,所以,会造成脏数据。

Facebook的大牛们也曾经就缓存处理这个问题发表过相关的论文,链接如下:

分布式环境中要想完全的保证数据一致性是一件极为困难的事情,我们只能够尽可能的减低这种数据不一致性问题产生的情况。

Read Through模式

Read Through模式是指应用程序始终从缓存中请求数据。 如果缓存没有数据,则它负责使用底层提供程序插件从数据库中检索数据。 检索数据后,缓存会自行更新并将数据返回给调用应用程序。使用Read Through 有一个好处。

我们总是使用key从缓存中检索数据, 调用的应用程序不知道数据库, 由存储方来负责自己的缓存处理,这使代码更具可读性, 代码更清晰。但是这也有相应的缺陷,开发人员需要给编写相关的程序插件,增加了开发的难度性。

Write Through模式

Write Through模式和Read Through模式类似,当数据发生更新的时候,先去Cache里面进行更新,如果命中了,则先更新缓存再由Cache方来更新database。如果没有命中的话,就直接更新Cache里面的数据。

2.缓存穿透问题

在高并发的场景中,缓存穿透是一个经常都会遇到的问题。

什么是缓存穿透?

大量的请求在缓存中没有查询到指定的数据,因此需要从数据库中进行查询,造成缓存穿透。

会造成什么后果?

大量的请求短时间内涌入到database中进行查询会增加database的压力,最终导致database无法承载客户单请求的压力,出现宕机卡死等现象。

常用的解决方案通常有以下几类:

1.空值缓存

在某些特定的业务场景中,对于数据的查询可能会是空的,没有实际的存在,并且这类数据信息在短时间进行多次的反复查询也不会有变化,那么整个过程中,多次的请求数据库操作会显得有些多余。

不妨可以将这些空值(没有查询结果的数据)对应的key存储在缓存中,那么第二次查找的时候就不需要再次请求到database那么麻烦,只需要通过内存查询即可。这样的做法能够大大减少对于database的访问压力。

2.布隆过滤器

通常对于database里面的数据的key值可以预先存储在布隆过滤器里面去,然后先在布隆过滤器里面进行过滤,如果发现布隆过滤器中没有的话,就再去redis里面进行查询,如果redis中也没有数据的话,再去database查询。这样可以避免不存在的数据信息也去往存储库中进行查询情况。

什么是缓存雪崩?

当缓存服务器重启或者大量缓存集中在某一个时间段失效,这样在失效的时候,也会给后端系统(比如DB)带来很大压力。

如何避免缓存雪崩问题?

1.使用加锁队列来应付这种问题。当有多个请求涌入的时候,当缓存失效的时候加入一把分布式锁,只允许抢锁成功的请求去库里面读取数据然后将其存入缓存中,再释放锁,让后续的读请求从缓存中取数据。但是这种做法有一定的弊端,过多的读请求线程堵塞,将机器内存占满,依然没有能够从根本上解决问题。

2.在并发场景发生前,先手动触发请求,将缓存都存储起来,以减少后期请求对database的第一次查询的压力。数据过期时间设置尽量分散开来,不要让数据出现同一时间段出现缓存过期的情况。

3.从缓存可用性的角度来思考,避免缓存出现单点故障的问题,可以结合使用 主从+哨兵的模式来搭建缓存架构,但是这种模式搭建的缓存架构有个弊端,就是无法进行缓存分片,存储缓存的数据量有限制,因此可以升级为Redis Cluster架构来进行优化处理。(需要结合企业实际的经济实力,毕竟Redis Cluster的搭建需要更多的机器)

4.Ehcache本地缓存 + Hystrix限流&降级,避免MySQL被打死。

使用 Ehcache本地缓存的目的也是考虑在 Redis Cluster 完全不可用的时候,Ehcache本地缓存还能够支撑一阵。

使用 Hystrix进行限流 & 降级 ,比如一秒来了5000个请求,我们可以设置假设只能有一秒 2000个请求能通过这个组件,那么其他剩余的 3000 请求就会走限流逻辑。

然后去调用我们自己开发的降级组件(降级),比如设置的一些默认值呀之类的。以此来保护最后的 MySQL 不会被大量的请求给打死。