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借助Redis實(shí)現(xiàn)緩存的高效更新
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在現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，緩存起到了至關(guān)重要的作用。通過(guò)緩存，我們可以減輕后端服務(wù)器的壓力，提高系統(tǒng)的性能和并發(fā)處理能力。但是，緩存的過(guò)期和更新一直是個(gè)難題。傳統(tǒng)的緩存機(jī)制往往存在“緩存穿透”和“緩存雪崩”的問(wèn)題，即當(dāng)大量請(qǐng)求同時(shí)請(qǐng)求一個(gè)過(guò)期或者不存在的緩存數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)壓力過(guò)大，系統(tǒng)性能受到極大影響。本文介紹如何借助Redis實(shí)現(xiàn)緩存的高效更新，避免以上問(wèn)題。
一、使用Redis并提高命中率
我們需要明確一個(gè)概念：Redis是一種Key-Value存儲(chǔ)系統(tǒng)。對(duì)于每一個(gè)「Key」，都有一個(gè)「Value」對(duì)應(yīng)。我們可以根據(jù)這個(gè)「Key」來(lái)快速查找和獲取到「Value」。因?yàn)镽edis的整個(gè)讀寫(xiě)過(guò)程沒(méi)有磁盤(pán)I/O的參與，因而響應(yīng)速度非?？臁Ｔ谖覀兊膽?yīng)用中，經(jīng)常需要將緩存的對(duì)象存儲(chǔ)到Redis中，同時(shí)在獲取緩存對(duì)象時(shí)優(yōu)先從Redis中獲取緩存，如果Redis中沒(méi)有的話，再?gòu)奈覀兊臄?shù)據(jù)庫(kù)中讀取。這樣可以避免緩存穿透的問(wèn)題。
下面是如何使用Redis緩存一個(gè)對(duì)象：
“`python
import redis
#創(chuàng)建連接池
pool = redis.ConnectionPool(host=’localhost’, port=6379, db=0)
r = redis.Redis(connection_pool=pool)
#存儲(chǔ)一個(gè)緩存對(duì)象
r.hset(‘cache_key’, ‘cache_object’, ‘cache_value’)
上述代碼首先創(chuàng)建了一個(gè)連接池，連接到Redis服務(wù)端，然后通過(guò)`r.hset`方法把一個(gè)緩存對(duì)象存儲(chǔ)在Redis中。這時(shí)，緩存對(duì)象的`key`是"cache_key"，`value`是"cache_value"。這樣，我們就成功地將一個(gè)緩存對(duì)象存儲(chǔ)在了Redis中。
二、更新緩存時(shí)的問(wèn)題
當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)被修改后，我們需要相應(yīng)地更新緩存。這時(shí)有兩種方式：
一、過(guò)期時(shí)間法
我們可以設(shè)置每個(gè)緩存對(duì)象在Redis中存儲(chǔ)的過(guò)期時(shí)間，當(dāng)緩存時(shí)間到期后，Redis會(huì)自動(dòng)將其刪除。這時(shí)，我們從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取數(shù)據(jù)時(shí)，同時(shí)更新Redis中對(duì)應(yīng)緩存對(duì)象的過(guò)期時(shí)間，保證下一次獲取緩存時(shí)，緩存時(shí)間還沒(méi)有到期。這種方式雖然簡(jiǎn)單，但是會(huì)造成在某些數(shù)據(jù)更新頻率非常高的場(chǎng)景下，每次讀寫(xiě)數(shù)據(jù)庫(kù)都需要更新一次緩存過(guò)期時(shí)間，導(dǎo)致Redis的性能瓶頸，從而出現(xiàn)緩存雪崩。
二、直接操作法
我們可以在修改完數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)后，直接刪除對(duì)應(yīng)的緩存對(duì)象，這樣下一次獲取緩存時(shí)就會(huì)從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取最新的數(shù)據(jù)，同時(shí)再將最新數(shù)據(jù)緩存到Redis中。這種方式確實(shí)可以保證緩存對(duì)象的實(shí)時(shí)性，但是當(dāng)緩存對(duì)象的讀取頻率非常高時(shí)，每次讀取都要從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取，效率十分低下。
三、保證緩存一致性
為了避免以上問(wèn)題，我們需要使用一種更加高效的方式來(lái)更新緩存，那就是緩存雪崩和緩存穿透的解決方案——保證緩存一致性。所謂緩存一致性，就是指對(duì)于同一個(gè)緩存對(duì)象，無(wú)論在哪個(gè)地方修改了其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)，都能夠保證在Redis中獲取到的數(shù)據(jù)都是最新的。下面，我們就介紹如何實(shí)現(xiàn)緩存一致性。
四、發(fā)布-訂閱(Pub/Sub)機(jī)制
Redis提供了一種稱為「發(fā)布-訂閱(Pub/Sub)」的機(jī)制，可以使用該機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)緩存一致性?！赴l(fā)布-訂閱」機(jī)制的核心就是「頻道」。當(dāng)客戶端發(fā)布消息時(shí)，不僅僅只是發(fā)送給服務(wù)器，同時(shí)發(fā)送給訂閱了這個(gè)頻道的所有客戶端。因?yàn)镽edis支持多個(gè)客戶端同時(shí)連接到Redis服務(wù)器，所以可以用它來(lái)傳遞消息和實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單的即時(shí)通訊功能。
下面的代碼就演示了如何通過(guò)「發(fā)布-訂閱」機(jī)制來(lái)更新Redis緩存：
```python
import redis
#創(chuàng)建連接池
pool = redis.ConnectionPool(host='localhost', port=6379, db=0)
r = redis.Redis(connection_pool=pool)
# 訂閱緩存更新頻道
sub = r.pubsub()
sub.subscribe('cache_channel')
# 在緩存對(duì)象被更新時(shí)，發(fā)布消息到頻道上
def update_cache():
# 數(shù)據(jù)庫(kù)中更新緩存對(duì)象的結(jié)構(gòu)
# Modify database table
# ...
# 刪除 Redis 中的緩存對(duì)象
r.hdel('cache_key', 'cache_object')
# 發(fā)布消息到頻道 "cache_channel" 上
r.publish('cache_channel', 'cache_object_updated')
return "cache_object_updated is publishing to cache_channel"
# 訂閱者更新緩存
def update_subscriber(message):
if message['data'] == b'cache_object_updated':
# 從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取新緩存對(duì)象
# ...
# 將新緩存對(duì)象更新到 Redis 中
r.hset('cache_key', 'cache_object', 'new_cache_value')
print('Cache object has been updated by subscriber!')
#調(diào)用 update_cache 函數(shù)來(lái)更新緩存
update_cache()
#調(diào)用 update_subscriber 函數(shù)來(lái)更新訂閱者中的緩存
sub.listen(update_subscriber)
上述代碼首先使用`r.pubsub()`方法訂閱頻道`”cache_channel”`。當(dāng)我們需要更新緩存時(shí)，我們先在數(shù)據(jù)庫(kù)中更新緩存數(shù)據(jù)，然后將Redis中原有的緩存對(duì)象刪除，并在頻道`”cache_channel”`上發(fā)布一個(gè)消息`”cache_object_updated”`。接下來(lái)，我們用另一個(gè)Python腳本來(lái)模擬訂閱者，訂閱頻道`”cache_channel”`，一旦訂閱者接收到了名為`”cache_object_updated”`頻道的更新消息，就可以從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取最新的緩存對(duì)象，將其寫(xiě)入Redis中，更新了訂閱者中的緩存。這就保證了Redis和訂閱者中緩存對(duì)象的一致性。
通過(guò)以上方法，我們就可以較好地解決Redis緩存更新的問(wèn)題，增強(qiáng)了應(yīng)用系統(tǒng)的性能和可靠性。
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當(dāng)前題目：借助Redis實(shí)現(xiàn)緩存的高效更新（redis緩存寫(xiě)更新）
標(biāo)題URL：http://www.fisionsoft.com.cn/article/dhopohs.html
