使用redis缓存加索引处理数据库百万级并发

我就是我 2022-03-16 01:57 186阅读 0赞

事先说明：在实际应用中这种做法设计需要各位读者自己设计，本文只提供一种思想。准备工作：安装后本地数redis服务器，使用mysql数据库，事先插入1000万条数据。我大概的做法是这样的，编码使用多线程访问我的数据库，在访问数据库前先访问redis缓存没有的话在去查询数据库，需要注意的是redis最大连接数最好设置为300，不然会出现很多报错。

贴一下代码吧

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();//创建redis连接池
                // 设置最大连接数，-1无限制
                config.setMaxTotal(300);
                // 设置最大空闲连接
                config.setMaxIdle(100);
                // 设置最大阻塞时间，记住是毫秒数milliseconds
                config.setMaxWaitMillis(100000);
                // 创建连接池
                pool = new JedisPool(config, "127.0.0.1", 6379,200000);
              for (int i =9222000; i <=9222200; i++) {//这里自己设置用多少线程并发访问
                    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) {//构造函数传入要查询登录的老师姓名和密码
             
            this.teacherName=teacherName;
            this.password=password;
            this.pool=pool;
        }
         
        public void run() {
             Jedis jedis = pool.getResource();
             Long startTime=System.currentTimeMillis();//开始时间
            if (jedis.get(teacherName)!=null) {
                 Long entTime=System.currentTimeMillis();//开始时间
                System.out.println(currentThread().getName()+" 缓存得到的结果: "+jedis.get(teacherName)+" 开始时间:"+startTime+"  结束时间:"+entTime+"  用时:" +(entTime-startTime)+"ms");
                pool.returnResource(jedis);
                System.out.println("释放该redis连接");
            } 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);//获取连接 
                conn.setAutoCommit(false);//关闭自动提交，不然conn.commit()运行到这句会报错
            } 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语句
                String t_name=null;
                try {
                    Statement stmt=conn.createStatement();
                    ResultSet rs=stmt.executeQuery(sql);//获取结果集
                    if (rs.next()) {
                        t_name=rs.getString("t_name");
                        jedis.set(teacherName, t_name);
                        System.out.println("释放该连接");
                    }
                    conn.commit();
                    stmt.close();
                    conn.close();
                } catch (SQLException e) {
                    e.printStackTrace();
                }finally {
                    pool.returnResource(jedis);
                    System.out.println("释放该连接");
                }
                    Long end=System.currentTimeMillis();
                    System.out.println(currentThread().getName()+"  数据库得到的查询结果:"+t_name+"   开始时间:"+startTime+"  结束时间:"+end+"  用时:"+(end-startTime)+"ms");
                 
                 
            } else {
                System.out.println(currentThread().getName()+"数据库连接失败:");
            }
             
             
        }
        }
         
    }

我的数据库表数据是这样的。可以看到我的t\_name是1-10000000，密码固定123456.利用循环创建线程很好做传入循环的次数作为查询的t\_name就行了  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80Mjc1MjI0OA_size_16_color_FFFFFF_t_70]

**采用redis缓存替换加索引的方案**

1.在200并发访问下：

第一次访问结果：由于第一次访问缓存不存在该数据，速度很慢  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80Mjc1MjI0OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

最慢90多秒

运行第二次访问后(redis数据库已存在数据)的结果：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80Mjc1MjI0OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

最慢700多毫秒

2.当我尝试1000线程并发访问时redis直接挂掉，原因在于reids缓存并没有要查找的数据,就从数据库查找，1000个线程同时并发访问数据库等待时间太长了，造成redis连接等待超时(就算把redis的超时等待时间设置为100分钟也没用，会报redis连接被拒绝的错误)  
![在这里插入图片描述][20190225232258784.png]

3.当我利用循环事先把100万条数据插入redis缓存服务器后，在1万个线程并发访问测试下只需要5~6秒就拿到了查询结果，效率出奇的快，而且没有报任何错  
![在这里插入图片描述][20190225232312905.png]

4.在3的条件下我把并发线程提升到100万个时，测试在百万并发条件下查询性能，发现完全没有压力，每个线程也是几毫秒就能查到结果，这个时候限制我速度的就是电脑CPU了。我的测试电脑是4核的，处理100万个线程起来比较慢，下面是截图，运行到50多万个线程的时候我就停止了运行  
![在这里插入图片描述][2019022523232595.png]

好了，以上都是数据库查询的字段没有加索引直接利用redis缓存查找的

而且有个弊端，百万级的并发访问需要事先把数据放到缓存中，在实际中并不科学（因为并不知道那些是热点数据），下面来看看如何使用索引加缓存的效果

1.给t\_name和t\_password字段加组合索引  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80Mjc1MjI0OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

我们来看看在有索引且redis缓存事先没有数据的时候，创建100万个线程并发访问的结果

![在这里插入图片描述][20190225232349456.png]

没问题，这样就完成了百万级别下的并发访问，但是这样我的程序创建线程很慢，因为我的电脑4核CPU的(但是要创建100万个线程），这个时候就是硬件设备的性能了，在设备硬件性能足够的条件下是没问题的

**以下是我的总结:**

1.我的优化方案中只有两种，一种是给查询的字段加组合索引。另一种是给在用户和数据库中增加缓存

2.添加索引方案：面对1~2千的并发是没有压力的，在往上则限制的瓶颈就是数据库最大连接数了，在上面中我用show global status like 'Max\_used\_connections’查看数据库可以知道数据库最大响应连接数是5700多，超过这个数tomcat直接报错连接被拒绝或者连接已经失效

3.缓存方案：在上面的测试可以知道，要是我们事先把数据库的千万条数据同步到redis缓存中，瓶颈就是我们的设备硬件性能了，假如我们的主机有几百个核心CPU，就算是千万级的并发下也可以完全无压力，带个用户很好的。

4.索引+缓存方案：缓存事先没有要查询的数据，在一万的并发下测试数据库毫无压力，程序先通过查缓存再查数据库大大减轻了数据库的压力，即使缓存不命中在一万的并发下也能正常访问,在10万并发下数据库依然没压力，但是redis服务器设置最大连接数300去处理10万的线程，4核CPU处理不过来，很多redis连接不了。我用show global status like 'Max\_used\_connections’查看数据库发现最大响应连接数是388，这么低所以数据库是不会挂掉的。

5.使用场景：a.几百或者2000以下并发直接加上组合索引就可以了。b.不想加索引又高并发的情况下可以先事先把数据放到缓存中，硬件设备支持下可解决百万级并发。c.加索引且缓存事先没有数据，在硬件设备支持下可解决百万级并发问题。d.不加索引且缓存事先没有数据，不可取，要80多秒才能得到结果，用户体验极差。

6.原理：其实使用了redis的话为什么数据库不会崩溃是因为redis最大连接数为300，这样数据库最大同时连接数也是300多，所以不会挂掉，至于redis为什么设置为300是因为设置的太高就会报错(连接被拒绝)或者等待超时(就算设置等待超时的时间很长也会报这个错)。

最后说明：本文不代表实际应用开发场景，更多的是提供一种思想，一种解决方案，如有错误，请指正，谢谢

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