红色卫星阻挡缓存穿透的长城（redis缓存穿透拦截器）
红色卫星：阻挡缓存穿透的长城
缓存穿透是指当一个查询请求查询的key并不在缓存中，同时后端的数据库中也没有这个key对应的值，这时候就会出现缓存穿透的情况。这个问题通常会导致数据库的压力剧增，从而影响整个系统的性能。因此，防止缓存穿透一直是大家关注的话题之一。在本文中，我们将会介绍一种基于红色卫星算法的缓存穿透解决方案。
红色卫星算法是一种由阿里巴巴提出的分布式缓存思路，在缓存中对于不存在的key设置一个红色卫星的标记，这样当缓存中查询到这样的key时，就可以直接返回一个空值而不需要查数据库。这个红色卫星标记会被其他节点共享，我们可以通过分布式储存在多个节点中，从而避免单点故障的问题。
在实现这个算法时，我们需要考虑到以下几个方面：
1. 缓存的维护
为了保证缓存中的key一直有效，我们需要定时对缓存中的数据进行更新，这个可以通过设置一个ttl定时器来实现。当缓存中的某个key到达ttl的时间点时，我们需要重新查询一次数据库并更新缓存中这个key对应的value值以及红色卫星标记。
2. 缓存的失效
为了避免出现存储过期的数据，我们需要对缓存的数据进行过期时间限制。当某个缓存中的key过了它设定的ttl时间后，我们需要将这个key从缓存中清除，并取消它的红色卫星标记。同时，在清除缓存的同时，我们也需要把失效的key记录下来，防止出现缓存穿透的情况。
3. 误差跟踪
为了保证红色卫星标记能够在多节点中传递，我们需要对标记状态进行错误检查跟踪。如果在某个节点中发现了某个key的红色卫星标记状态异常，我们需要及时通知其他节点并重新设置标记。
4. 性能优化
为了优化算法的性能，我们可以选择将经常被查询的key放到缓存的热区中，同时避免将不经常被访问的数据加入到缓存中。在实现缓存的时候，我们需要根据查询的热度设置缓存的大小和ttl值，从而达到最优的性能效果。
在实际的应用中，我们可以通过redis或者其他分布式储存来实现红色卫星算法。下面是一段python实现的代码，用以实现缓存穿透解决方案。
“`python
import redis
import time
class RedSatellite(object):
def __init__(self, key_ttl=3600, cache_size=1024):
self.redis = redis.Redis()
self.key_ttl = key_ttl
self.cache_size = cache_size
def set(self, key, value):
if self.redis.get(key):
self.redis.set(key, value)
else:
self.redis.set(key, value)
self.redis.setex(f”miss:{key}”, self.key_ttl, 1)
def get(self, key):
if self.redis.get(f”miss:{key}”):
return None
else:
if self.redis.get(key):
return self.redis.get(key)
else:
self.redis.set(f”miss:{key}”, 1)
self.redis.setex(f”miss:{key}”, self.key_ttl, 1)
return None
def cache_manage(self):
while True:
#get all keys
keys = self.redis.keys()
#remove expired keys
for key in keys:
ttl = self.redis.ttl(key)
if ttl
self.redis.delete(key)
#if total keys bigger than cache size, move the least frequent used to mem
keys = self.redis.keys() #reget keys after deleting expired keys
if len(keys) > self.cache_size:
min_freq = float(‘inf’)
min_key = None
for key in keys:
freq = self.redis.get(key)
if freq
min_freq = freq
min_key = key
self.redis.move(min_key)
self.redis.set(min_key, 0)
time.sleep(self.key_ttl)
if __name__ == “__mn__”:
r = RedSatellite()
r.cache_manage()
红色卫星算法是一种基于分布式缓存的优化方案，它可以有效预防缓存穿透问题的出现。在实际应用中，我们需要注意缓存的维护、失效处理、误差跟踪以及性能优化等方面，从而优化算法的效率和稳定性。
