如何使用redis緩存加索引處理數據庫百萬級併發

原文出處:   聰的博客

總結：如何使用redis緩存加索引處理數據庫百萬級併發

前言：事先說明：在實際應用中這種做法設計需要各位讀者自己設計，本文只提供一種思想。準備工作：安裝後本地數redis服務器，使用mysql數據庫，事先插入1000萬條數據，可以參考我之前的文章插入數據，這裏不再細說。我大概的做法是這樣的，編碼使用多線程訪問我的數據庫，在訪問數據庫前先訪問redis緩存沒有的話在去查詢數據庫，需要注意的是redis最大連接數最好設置爲300，不然會出現很多報錯。

 貼一下代碼吧

package select;
 
import redis.clients.jedis.JedisPool;
import redis.clients.jedis.JedisPoolConfig;
 
public class SelectFromMysql {
       public static void main(String[] args) {
            JedisPool pool;
           
            JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();//創建redis連接池
            // 設置最大連接數，-1無限制
            config.setMaxTotal(300);
            // 設置最大空閒連接
            config.setMaxIdle(100);
            // 設置最大阻塞時間，記住是毫秒數milliseconds
            config.setMaxWaitMillis(100000);
            // 創建連接池
            pool = new JedisPool(config, "127.0.0.1", 6379,200000);
          for (int i =9222000; i <=9222200; i++) {//這裏自己設置用多少線程併發訪問
                String teacherName=String.valueOf(i);
                new ThreadToMysql(teacherName, "123456",pool).start();
                  
            }
     }
}

package select;
 
import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.SQLException;
import java.sql.Statement;
 
import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisPool;
 
public class ThreadToMysql extends Thread {
    public String teacherName;
    public String password;
    public JedisPool pool;
    public ThreadToMysql(String teacherName, String password,JedisPool pool) {//構造函數傳入要查詢登錄的老師姓名和密碼
         
        this.teacherName=teacherName;
        this.password=password;
        this.pool=pool;
    }
     
    public void run() {
         Jedis jedis = pool.getResource();
         Long startTime=System.currentTimeMillis();//開始時間
        if (jedis.get(teacherName)!=null) {
             Long entTime=System.currentTimeMillis();//開始時間
            System.out.println(currentThread().getName()+" 緩存得到的結果: "+jedis.get(teacherName)+" 開始時間:"+startTime+"  結束時間:"+entTime+"  用時:" +(entTime-startTime)+"ms");
            pool.returnResource(jedis);
            System.out.println("釋放該redis連接");
        } else {
 
         
         String url = "jdbc:mysql://127.0.0.1/teacher"; 
         String name = "com.mysql.jdbc.Driver"; 
         String user = "root"; 
         String password = "123456"; 
        Connection conn = null; 
        try {
            Class.forName(name);
            conn = DriverManager.getConnection(url, user, password);//獲取連接 
            conn.setAutoCommit(false);//關閉自動提交，不然conn.commit()運行到這句會報錯
        } catch (ClassNotFoundException e1) {
            e1.printStackTrace();
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        if (conn!=null) {
            
            String sql="select t_name from test_teacher where t_name='"+teacherName+"' and t_password='"+password+"' ";//SQL語句
            String t_name=null;
            try {
                Statement stmt=conn.createStatement();
                ResultSet rs=stmt.executeQuery(sql);//獲取結果集
                if (rs.next()) {
                    t_name=rs.getString("t_name");
                    jedis.set(teacherName, t_name);
                    System.out.println("釋放該連接");
                }
                conn.commit();
                stmt.close();
                conn.close();
            } catch (SQLException e) {
                e.printStackTrace();
            }finally {
                pool.returnResource(jedis);
                System.out.println("釋放該連接");
            }
                Long end=System.currentTimeMillis();
                System.out.println(currentThread().getName()+"  數據庫得到的查詢結果:"+t_name+"   開始時間:"+startTime+"  結束時間:"+end+"  用時:"+(end-startTime)+"ms");
             
             
        } else {
            System.out.println(currentThread().getName()+"數據庫連接失敗:");
        }
         
         
    }
    }
     
}

 

 我的數據庫表數據是這樣的。可以看到我的t_name是1-10000000，密碼固定123456.利用循環創建線程很好做傳入循環的次數作爲查詢的t_name就行了

採用redis緩存替換加索引的方案

1.在200併發訪問下：

第一次訪問結果：由於第一次訪問緩存不存在該數據，速度很慢

最慢90多秒

運行第二次訪問後(redis數據庫已存在數據)的結果：

最慢700多毫秒

2.當我嘗試1000線程併發訪問時redis直接掛掉，原因在於reids緩存並沒有要查找的數據,就從數據庫查找，1000個線程同時併發訪問數據庫等待時間太長了，造成redis連接等待超時(就算把redis的超時等待時間設置爲100分鐘也沒用，會報redis連接被拒絕的錯誤)

3.當我利用循環事先把100萬條數據插入redis緩存服務器後，在1萬個線程併發訪問測試下只需要5~6秒就拿到了查詢結果，效率出奇的快，而且沒有報任何錯

4.在3的條件下我把併發線程提升到100萬個時，測試在百萬併發條件下查詢性能，發現完全沒有壓力，每個線程也是幾毫秒就能查到結果，這個時候限制我速度的就是電腦CPU了。我的測試電腦是4核的，處理100萬個線程起來比較慢，下面是截圖，運行到50多萬個線程的時候我就停止了運行

 

 好了，以上都是數據庫查詢的字段沒有加索引直接利用redis緩存查找的

 而且有個弊端，百萬級的併發訪問需要事先把數據放到緩存中，在實際中並不科學（因爲並不知道那些是熱點數據），下面來看看如何使用索引加緩存的效果

 1.給t_name和t_password字段加組合索引

 

 我們來看看在有索引且redis緩存事先沒有數據的時候，創建100萬個線程併發訪問的結果

 沒問題，這樣就完成了百萬級別下的併發訪問，但是這樣我的程序創建線程很慢，因爲我的電腦4核CPU的(但是要創建100萬個線程），這個時候就是硬件設備的性能了，在設備硬件性能足夠的條件下是沒問題的

 以下是我的總結:

1.我的優化方案中只有兩種，一種是給查詢的字段加組合索引。另一種是給在用戶和數據庫中增加緩存

2.添加索引方案：面對1~2千的併發是沒有壓力的，在往上則限制的瓶頸就是數據庫最大連接數了，在上面中我用show global status like 'Max_used_connections’查看數據庫可以知道數據庫最大響應連接數是5700多，超過這個數tomcat直接報錯連接被拒絕或者連接已經失效

3.緩存方案：在上面的測試可以知道，要是我們事先把數據庫的千萬條數據同步到redis緩存中，瓶頸就是我們的設備硬件性能了，假如我們的主機有幾百個核心CPU，就算是千萬級的併發下也可以完全無壓力，帶個用戶很好的。

4.索引+緩存方案：緩存事先沒有要查詢的數據，在一萬的併發下測試數據庫毫無壓力，程序先通過查緩存再查數據庫大大減輕了數據庫的壓力，即使緩存不命中在一萬的併發下也能正常訪問,在10萬併發下數據庫依然沒壓力，但是redis服務器設置最大連接數300去處理10萬的線程，4核CPU處理不過來，很多redis連接不了。我用show global status like 'Max_used_connections'查看數據庫發現最大響應連接數是388，這麼低所以數據庫是不會掛掉的。

5.使用場景：a.幾百或者2000以下併發直接加上組合索引就可以了。b.不想加索引又高併發的情況下可以先事先把數據放到緩存中，硬件設備支持下可解決百萬級併發。c.加索引且緩存事先沒有數據，在硬件設備支持下可解決百萬級併發問題。d.不加索引且緩存事先沒有數據，不可取，要80多秒才能得到結果，用戶體驗極差。

6.原理：其實使用了redis的話爲什麼數據庫不會崩潰是因爲redis最大連接數爲300，這樣數據庫最大同時連接數也是300多，所以不會掛掉，至於redis爲什麼設置爲300是因爲設置的太高就會報錯(連接被拒絕)或者等待超時(就算設置等待超時的時間很長也會報這個錯)。