面试题：Redis与MySQL结合下动态数据高并发查询的性能优化

Question

假设在一个高并发的动态数据查询场景中，Redis和MySQL已配合使用。但随着业务增长，查询性能出现瓶颈。请分析可能导致性能瓶颈的原因，并提出至少三种针对性的优化方案，说明每种方案在Redis和MySQL方面的具体操作。

Answer 1

可能导致性能瓶颈的原因

1. Redis缓存穿透：大量不存在的查询请求穿过Redis直接访问MySQL，增加MySQL压力。
2. Redis缓存雪崩：缓存中大量数据在同一时间过期，导致大量请求瞬间涌向MySQL。
3. MySQL查询慢：数据库索引不合理，复杂查询语句未优化，数据量过大导致全表扫描等。
4. 网络延迟：高并发下网络传输数据量巨大，产生延迟，影响数据获取速度。

优化方案

1. 解决缓存穿透
   • Redis方面：使用布隆过滤器，在Redis之前拦截不存在的数据请求。将所有可能存在的数据哈希到一个足够大的bitmap中，查询时先通过布隆过滤器判断数据是否存在，不存在则直接返回，不穿透到MySQL。
   • MySQL方面：对穿透过来的不存在数据请求进行记录分析，看是否有恶意攻击等异常情况，可对异常IP进行限制访问。
2. 解决缓存雪崩
   • Redis方面：设置缓存过期时间时，添加一个随机值，让缓存过期时间分散，避免集中过期。例如原本设置过期时间为60分钟，可设置为55 - 65分钟之间的随机值。
   • MySQL方面：增加MySQL的负载能力，如进行主从复制，读写分离，让读请求分散到从库，减轻主库压力，避免大量请求瞬间压垮MySQL。
3. 优化MySQL查询
   • Redis方面：对经常变动的数据，可以采用缓存更新策略，比如双写模式（先更新MySQL，再更新Redis）或失效模式（先更新MySQL，再删除Redis缓存），保证数据一致性，减少因数据不一致导致的查询异常。
   • MySQL方面：优化SQL语句，使用执行计划分析查询语句，添加合适的索引。对于大表数据，进行分库分表操作，降低单表数据量，提高查询效率。
4. 减少网络延迟
   • Redis方面：采用更高效的网络协议，如Redis 6.0引入的RESP3协议，相比之前协议能更高效处理网络数据。同时合理配置Redis的连接池，减少连接创建销毁开销。
   • MySQL方面：将MySQL和Redis部署在距离较近的服务器，降低网络物理距离。优化MySQL的网络配置，如调整TCP参数，提高网络传输效率。