缓存热点，缓存穿透，终极解决方案看过来-技术圈

作者：铂赛东

来源：SegmentFault 思否社区

背景

前不久，因为公司业务需要，需要解决在大促场景下后端业务的热点缓存问题，所以研究了下缓存热点解决方案。

很多公司的缓存都是基于redis来做的，redis的性能其实已经足以能应付大部分的场景，但是对于大促期间或者活动抢购期间的某个爆品，可能会出现在几秒时间内流入大量的流量，由于某个爆品的数据在redis cluster场景下会按照hash规则被存放在某个redis分片上，那么这几秒的流量都会压到这个redis分片，从而在瞬间会导致这个redis分片的瘫痪，也会影响后续的redis请求的阻塞。

还有个场景，就是公司并不是所有的服务端逻辑都有缓存。在流量起来的时候，这些热key还是会压到数据库层面。导致压力。

解决方案

一般常见的解决方案就是增加二级缓存，对于热点数据写到jvm里一份。设置过期时间。但是什么时候设置，热点如何探测，规则如何设置，过期时间设置多少。甚至于如何快速落地，这都是需要研究的问题。

我们希望有一个统一的方案来解决这些问题。

我们发现了Hotkey这款开源框架。

Hotkey源于京东，hotkey能自动地对任意突发性的无法预知的热点数据，按照配置的规则进行毫秒级别的探测，探测到的热数据会推送到所有的服务端JVM中，大幅减轻对后端数据层的冲击。这些热数据在整个微服务集群会保持一致性，当热点消失的时候，自动从jvm中进行移除。

Hotkey的特性能很好的实现我们的目标。并且京东内部也用Hotkey实战了618大促，稳定性有所保障。

Hotkey的架构图（以下图引用自Hotkey在Gitee的主页）

Hotkey整个架构共分为以下几个部分：

worker：负责采集上报信息，根据规则计算出热点信息，规则来自于etcd。热点信息推送到client里

client：每个client连接etcd，获取每个worker的ip和端口，和worker保持长链接，接受worker的热点信息推送

etcd：分布式的协调者，接受每个worker的心跳上报，并把worker的连接信息推送给client。监听规则的改变，推送给worker

dashboard：ui界面，查看实例以及worker的状态，查看以及修改规则数据。规则存到mysql，同时由etcd推送给worker

下面给出hotkey的项目地址

hotkey: 京东App后台中间件，毫秒级探测热点数据，毫秒级推送至服务器集群内存，大幅降低热key对数据层查询压力 (gitee.com)

关于Hotkey的介绍和如何搭建，大家可以看这篇文章来了解，这里就不多赘述。

京东毫秒级热key探测框架设计与实践，已实战于618大促 (qq.com)

碰到的问题

我们在搭建hotkey环境和落地实施中，碰到2个问题：

Hotkey虽然开源，但是相关client jar包并未上传中央仓库，dashboard和worker启动包也并未提供下载。需要下载源码进行编译，编译过程中也碰到一些包依赖的问题。
Hotkey的client jar只提供了api级别的方法供程序使用，如果要落地到业务项目中，需要大规模的修改代码才能实施。

我们更希望提供一种侵入更少的方式，在RPC以及接口的层面进行代理包装。使用者无论使用什么RPC框架，只是在相关接口上打上标注，而无需动业务的任何代码。就可以在这个接口层面进行检测热点。如果该接口的某个参数为热点的话，就自动进行代理，走jvm的热点数据，等热点消除后，依旧走原来的调用。

如果你觉得上述的描述过于难以理解的话，那么直白点说就是：

比如某个活动大促期间有个商品S001进行抢购，有大量的流量进入了商品详情页面。这个商品详情RPC方式调用了商品服务的以下接口方法获取商品信息：

public interface ProductService{
  SkuInfo getSkuInfo(String skuCode);
}

那么我们希望只在这个接口上打上标注。就可以适配Hotkey框架进行探测热点，当商品S001被大量请求时，S001这个商品就可以成为热点，这时getSkuInfo这个接口就会被自动代理，从而只从Jvm中获取数据，而不会真正走RPC调用。等热点消除后，这个接口依旧调用RPC获取数据。

这样的方式无疑侵入性更小，更容易使Hotkey框架落地。

Hotlink客户端

为此我们基于Hotkey client研发了Hotlink客户端框架，该客户端框架能让Hotkey更完美的落地，增强了Hotkey客户端的能力。

Hotlink的项目地址：hotlink: Hotlink框架是一个基于Hotkey框架的客户端增强版实现，该客户端框架能让Hotkey更完美的落地，增强了Hotkey客户端的能力。(gitee.com)

该客户端框架有以下特点：

业务接入简单，只需要一个标注，1分钟就能使你的RPC接口接入热点探测框架
启动时动态扫描所有Hotlink标注的接口，创建动态代理
基于动态代理去对接口做增强，理论上只要有接口，就支持任何RPC框架
本地方法只要有接口，也能使用热点探测

结合Hotkey的架构图，Hotlink在整个架构图中的位置如下图：

Hotlink如何使用

第一步

按照Hotkey的部署要求，搭建好worker和dashboard。具体方式请参照：

hotkey: 京东App后台中间件，毫秒级探测热点数据，毫秒级推送至服务器集群内存，大幅降低热key对数据层查询压力 (gitee.com)

第二步

本地业务项目依赖jar包(此jar包并未上传到中央仓库，需要大家自己deploy到自己公司的私库)

<dependency>
  <groupId>com.thebeastshop</groupId>
  <artifactId>hotlink-spring-boot-starter</artifactId>
  <version>1.0.12</version>
</dependency>

hotlink需要的fastjson和groovy版本有点要求，如果你项目中的这2个包版本过低又同时覆盖了hotlink的传递依赖包时，需要额外指定版本：

<fastjson.version>1.2.70</fastjson.version>
<guava.version>29.0-jre</guava.version>

第三步

本地springboot配置文件里加入参数

#此app-name不配置的话，会优先读取spring.application.name属性
hotlink.app-name=test
#etcd地址和端口
hotlink.etcd-url=http://xxx.xxx.xxx.xxx:2379

第四步

在你的接口里加入标签@Hotlink

在接口上加：接口里所有的方法都会自动探测热点

在方法上加：只有这个方法会自动探测热点

比如：

public interface ProductService{
  @Hotlink
  SkuInfo getSkuInfo(String skuCode);
}

那么当某一个SKU001成为热点时，那么传入参数SKU001会自动代理从JVM里取到数据，而SKU002则继续走RPC调用。

这样就完成了所有的配置。启动皆可。

使用Hotlink需要注意的事项

由于Hotlink的实现是用动态代理来实现，只要满足这两个条件，即可在启动时会扫描器扫到：

接口层面上标注@Hotlink
相关实现会被注入Spring上下文中

在标注接口的时候，尽量标注在一定时间范围内是幂等的接口。比如会员查询，sku信息查询，相关活动信息的查询，这些信息在一定时间范围内不会频繁变动，那么就适合做热点探测。

非幂等性的接口，即便是相同参数，每次返回也会不一样。那就不建议做热点探测。比如下单，库存的查询，余额的查询。这样的接口如果一旦被升级成热点。那会影响业务界面的正确性和后续逻辑的判断错误。

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