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达到物理网卡上限,突然几十万的请求访问Redis的某个key如何解决

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热Key问题

所谓热key问题就是,突然有几十万的请求去访问redis上的某个特定key。那么,这样会造成流量过于集中,达到物理网卡上限,从而导致这台redis的服务器宕机。

那接下来这个key的请求,就会直接怼到你的数据库上,导致你的服务不可用。

怎么发现热key

方法一:凭借业务经验,进行预估哪些是热key

其实这个方法还是挺有可行性的。比如某商品在做秒杀,那这个商品的key就可以判断出是热key。缺点很明显,并非所有业务都能预估出哪些key是热key。

方法二:在客户端进行收集

这个方式就是在操作redis之前,加入一行代码进行数据统计。那么这个数据统计的方式有很多种,也可以是给外部的通讯系统发送一个通知信息。缺点就是对客户端代码造成入侵。

方法三:在Proxy层做收集

有些集群架构是下面这样的,Proxy可以是Twemproxy,是统一的入口。可以在Proxy层做收集上报,但是缺点很明显,并非所有的redis集群架构都有proxy。

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方法四:用redis自带命令

(1)monitor命令,该命令可以实时抓取出redis服务器接收到的命令,然后写代码统计出热key是啥。当然,也有现成的分析工具可以给你使用,比如redis-faina。但是该命令在高并发的条件下,有内存增暴增的隐患,还会降低redis的性能。

(2)hotkeys参数,redis 4.0.3提供了redis-cli的热点key发现功能,执行redis-cli时加上–hotkeys选项即可。但是该参数在执行的时候,如果key比较多,执行起来比较慢。

方法五:自己抓包评估

Redis客户端使用TCP协议与服务端进行交互,通信协议采用的是RESP。自己写程序监听端口,按照RESP协议规则解析数据,进行分析。缺点就是开发成本高,维护困难,有丢包可能性。

以上五种方案,各有优缺点。根据自己业务场景进行抉择即可。那么发现热key后,如何解决呢?

如何解决

目前业内的方案有两种

(1)利用二级缓存

比如利用ehcache,或者一个HashMap都可以。在你发现热key以后,把热key加载到系统的JVM中。

针对这种热key请求,会直接从jvm中取,而不会走到redis层。

假设此时有十万个针对同一个key的请求过来,如果没有本地缓存,这十万个请求就直接怼到同一台redis上了。

现在假设,你的应用层有50台机器,OK,你也有jvm缓存了。这十万个请求平均分散开来,每个机器有2000个请求,会从JVM中取到value值,然后返回数据。避免了十万个请求怼到同一台redis上的情形。

(2)备份热key

这个方案也很简单。不要让key走到同一台redis上不就行了。我们把这个key,在多个redis上都存一份不就好了。接下来,有热key请求进来的时候,我们就在有备份的redis上随机选取一台,进行访问取值,返回数据。

假设redis的集群数量为N,步骤如下图所示

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注:不一定是2N,你想取3N,4N都可以,看要求。

伪代码如下

const M = N * 2
//生成随机数
random = GenRandom(0, M)
//构造备份新key
bakHotKey = hotKey + “_” + random
data = redis.GET(bakHotKey)
if data == NULL {
 data = GetFromDB()
 redis.SET(bakHotKey, expireTime + GenRandom(0,5))
}

复制代码

业内方案

OK,其实看完上面的内容,大家可能会有一个疑问。

有办法在项目运行过程中,自动发现热key,然后程序自动处理么?

嗯,好问题,那我们来讲讲业内怎么做的。其实只有两步

  1. 监控热key
  2. 通知系统做处理

监控热key

那Hermes-SDK包用来干嘛?

就是做热点发现本地缓存

从监控的角度看,该包对于Jedis-Client的每次key值访问请求,Hermes-SDK 都会通过其通信模块将key访问事件异步上报给Hermes服务端集群,以便其根据上报数据进行“热点探测”。

当然,这只是其中一种方式,有的公司在监控方面用的是方式五:自己抓包评估

具体是这么做的,先利用flink搭建一套流式计算系统。然后自己写一个抓包程序抓redis监听端口的数据,抓到数据后往kafka里丢。

接下来,流式计算系统消费kafka里的数据,进行数据统计即可,也能达到监控热key的目的。

通知系统做处理

在监控到热key后,Hermes服务端集群会通过各种手段通知各业务系统里的Hermes-SDK,告诉他们:"老弟,这个key是热key,记得做本地缓存。"

于是Hermes-SDK就会将该key缓存在本地,对于后面的请求。Hermes-SDK发现这个是一个热key,直接从本地中拿,而不会去访问集群。

除了这种通知方式以外。我们也可以这么做,比如你的流式计算系统监控到热key了,往zookeeper里头的某个节点里写。然后你的业务系统监听该节点,发现节点数据变化了,就代表发现热key。最后往本地缓存里写,也是可以的。

通知方式各种各样,大家可以自由发挥。本文只是提供一个思路。

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