redis中熱key問題該如何解決

引言

講了幾天的數(shù)據(jù)庫系列的文章，大家一定看煩了，其實(shí)還沒講完。。。(以下省略一萬字)。

今天我們換換口味，來寫redis方面的內(nèi)容，談?wù)劅醟ey問題如何解決。

其實(shí)熱key問題說來也很簡單，就是瞬間有幾十萬的請(qǐng)求去訪問redis上某個(gè)固定的key，從而壓垮緩存服務(wù)的情情況。

其實(shí)生活中也是有不少這樣的例子。比如XX明星結(jié)婚。那么關(guān)于XX明星的Key就會(huì)瞬間增大，就會(huì)出現(xiàn)熱數(shù)據(jù)問題。

ps: hot key和big key問題，大家一定要有所了解。

本文預(yù)計(jì)分為如下幾個(gè)部分

• 熱key問題
• 如何發(fā)現(xiàn)
• 業(yè)內(nèi)方案

正文

熱Key問題

上面提到，所謂熱key問題就是，突然有幾十萬的請(qǐng)求去訪問redis上的某個(gè)特定key。那么，這樣會(huì)造成流量過于集中，達(dá)到物理網(wǎng)卡上限，從而導(dǎo)致這臺(tái)redis的服務(wù)器宕機(jī)。

那接下來這個(gè)key的請(qǐng)求，就會(huì)直接懟到你的數(shù)據(jù)庫上，導(dǎo)致你的服務(wù)不可用。

怎么發(fā)現(xiàn)熱key

方法一:憑借業(yè)務(wù)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行預(yù)估哪些是熱key

其實(shí)這個(gè)方法還是挺有可行性的。比如某商品在做秒殺，那這個(gè)商品的key就可以判斷出是熱key。缺點(diǎn)很明顯，并非所有業(yè)務(wù)都能預(yù)估出哪些key是熱key。

方法二:在客戶端進(jìn)行收集

這個(gè)方式就是在操作redis之前，加入一行代碼進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。那么這個(gè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的方式有很多種，也可以是給外部的通訊系統(tǒng)發(fā)送一個(gè)通知信息。缺點(diǎn)就是對(duì)客戶端代碼造成入侵。

方法三:在Proxy層做收集

有些集群架構(gòu)是下面這樣的，Proxy可以是Twemproxy，是統(tǒng)一的入口?？梢栽赑roxy層做收集上報(bào)，但是缺點(diǎn)很明顯，并非所有的redis集群架構(gòu)都有proxy。

方法四:用redis自帶命令

(1)monitor命令，該命令可以實(shí)時(shí)抓取出redis服務(wù)器接收到的命令，然后寫代碼統(tǒng)計(jì)出熱key是啥。當(dāng)然，也有現(xiàn)成的分析工具可以給你使用，比如 redis-faina 。但是該命令在高并發(fā)的條件下，有內(nèi)存增暴增的隱患，還會(huì)降低redis的性能。

(2)hotkeys參數(shù)，redis 4.0.3提供了redis-cli的熱點(diǎn)key發(fā)現(xiàn)功能，執(zhí)行redis-cli時(shí)加上–hotkeys選項(xiàng)即可。但是該參數(shù)在執(zhí)行的時(shí)候，如果key比較多，執(zhí)行起來比較慢。

方法五:自己抓包評(píng)估

Redis客戶端使用TCP協(xié)議與服務(wù)端進(jìn)行交互，通信協(xié)議采用的是RESP。自己寫程序監(jiān)聽端口，按照RESP協(xié)議規(guī)則解析數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析。缺點(diǎn)就是開發(fā)成本高，維護(hù)困難，有丟包可能性。

以上五種方案，各有優(yōu)缺點(diǎn)。根據(jù)自己業(yè)務(wù)場(chǎng)景進(jìn)行抉擇即可。那么發(fā)現(xiàn)熱key后，如何解決呢？

如何解決

目前業(yè)內(nèi)的方案有兩種

(1)利用二級(jí)緩存

比如利用 ehcache ，或者一個(gè) HashMap 都可以。在你發(fā)現(xiàn)熱key以后，把熱key加載到系統(tǒng)的JVM中。

針對(duì)這種熱key請(qǐng)求，會(huì)直接從jvm中取，而不會(huì)走到redis層。

假設(shè)此時(shí)有十萬個(gè)針對(duì)同一個(gè)key的請(qǐng)求過來,如果沒有本地緩存，這十萬個(gè)請(qǐng)求就直接懟到同一臺(tái)redis上了。

現(xiàn)在假設(shè)，你的應(yīng)用層有50臺(tái)機(jī)器，OK，你也有jvm緩存了。這十萬個(gè)請(qǐng)求平均分散開來，每個(gè)機(jī)器有2000個(gè)請(qǐng)求，會(huì)從JVM中取到value值，然后返回?cái)?shù)據(jù)。避免了十萬個(gè)請(qǐng)求懟到同一臺(tái)redis上的情形。

(2)備份熱key

這個(gè)方案也很簡單。不要讓key走到同一臺(tái)redis上不就行了。我們把這個(gè)key，在多個(gè)redis上都存一份不就好了。接下來，有熱key請(qǐng)求進(jìn)來的時(shí)候，我們就在有備份的redis上隨機(jī)選取一臺(tái)，進(jìn)行訪問取值，返回?cái)?shù)據(jù)。

假設(shè)redis的集群數(shù)量為N，步驟如下圖所示

注:不一定是2N，你想取3N，4N都可以，看要求。

偽代碼如下

const M = N * 2
//生成隨機(jī)數(shù)
random = GenRandom(0, M)
//構(gòu)造備份新key
bakHotKey = hotKey + “_” + random
data = redis.GET(bakHotKey)
if data == NULL {
  data = GetFromDB()
  redis.SET(bakHotKey, expireTime + GenRandom(0,5))
}

業(yè)內(nèi)方案

OK，其實(shí)看完上面的內(nèi)容，大家可能會(huì)有一個(gè)疑問。

煙哥，有辦法在項(xiàng)目運(yùn)行過程中，自動(dòng)發(fā)現(xiàn)熱key，然后程序自動(dòng)處理么？
嗯，好問題，那我們來講講業(yè)內(nèi)怎么做的。其實(shí)只有兩步

(1)監(jiān)控?zé)醟ey

(2)通知系統(tǒng)做處理

正巧，前幾天有贊出了一篇《有贊透明多級(jí)緩存解決方案（TMC）》，里頭也有提到熱點(diǎn)key問題，我們剛好借此說明

(1)監(jiān)控?zé)醟ey

在監(jiān)控?zé)醟ey方面，有贊用的是方式二：在客戶端進(jìn)行收集。

在《有贊透明多級(jí)緩存解決方案（TMC）》中有一句話提到

TMC 對(duì)原生jedis包的JedisPool和Jedis類做了改造，在JedisPool初始化過程中集成TMC“熱點(diǎn)發(fā)現(xiàn)”+“本地緩存”功能Hermes-SDK包的初始化邏輯。

也就說人家改寫了jedis原生的jar包，加入了Hermes-SDK包。

那Hermes-SDK包用來干嘛？

OK，就是做 熱點(diǎn)發(fā)現(xiàn) 和 本地緩存 。

從監(jiān)控的角度看，該包對(duì)于Jedis-Client的每次key值訪問請(qǐng)求，Hermes-SDK 都會(huì)通過其通信模塊將key訪問事件異步上報(bào)給Hermes服務(wù)端集群，以便其根據(jù)上報(bào)數(shù)據(jù)進(jìn)行“熱點(diǎn)探測(cè)”。

當(dāng)然，這只是其中一種方式，有的公司在監(jiān)控方面用的是方式五:自己抓包評(píng)估

具體是這么做的，先利用flink搭建一套流式計(jì)算系統(tǒng)。然后自己寫一個(gè)抓包程序抓redis監(jiān)聽端口的數(shù)據(jù)，抓到數(shù)據(jù)后往kafka里丟。

接下來，流式計(jì)算系統(tǒng)消費(fèi)kafka里的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)即可，也能達(dá)到監(jiān)控?zé)醟ey的目的。

(2)通知系統(tǒng)做處理

在這個(gè)角度，有贊用的是上面的解決方案一:利用二級(jí)緩存進(jìn)行處理。

有贊在監(jiān)控到熱key后，Hermes服務(wù)端集群會(huì)通過各種手段通知各業(yè)務(wù)系統(tǒng)里的Hermes-SDK，告訴他們:"老弟，這個(gè)key是熱key，記得做本地緩存。"

于是Hermes-SDK就會(huì)將該key緩存在本地，對(duì)于后面的請(qǐng)求。Hermes-SDK發(fā)現(xiàn)這個(gè)是一個(gè)熱key，直接從本地中拿，而不會(huì)去訪問集群。

除了這種通知方式以外。我們也可以這么做，比如你的流式計(jì)算系統(tǒng)監(jiān)控到熱key了，往zookeeper里頭的某個(gè)節(jié)點(diǎn)里寫。然后你的業(yè)務(wù)系統(tǒng)監(jiān)聽該節(jié)點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)變化了，就代表發(fā)現(xiàn)熱key。最后往本地緩存里寫，也是可以的。

通知方式各種各樣，大家可以自由發(fā)揮。本文只是提供一個(gè)思路。

總結(jié)

希望通過本文，大家明白如何處理生產(chǎn)上遇到的熱key問題。

好了，以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，謝謝大家對(duì)腳本之家的支持。