关于高并发下的缓存

本文探讨了高并发下缓存存在的三大问题:缓存穿透、缓存雪崩和缓存击穿,以及相应的解决方案。包括使用布隆过滤器防止缓存穿透,设置随机过期时间避免雪崩,以及加锁处理击穿问题。同时,提到了缓存一致性策略如双写模式和失效模式,以及SpringCache在缓存管理中的应用和局限性。

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高并发下缓存问题

  • 缓存穿透:指查询一个不存在的数据,由于缓存不命中,将去查询数据库,但是数据库也没记录,并且没有将这次查询的null写入缓存,这将导致整个不存在的数据每次请求都要到存储层去查询,失去了缓存的意义

  • 布隆过滤器
    //ToDo
    可以利用每个请求更换不同id继续缓存穿透,也将导致数据库瞬时压力增大

  • 风险:利用不存在的数据进行攻击,多并发下数据库瞬时压力增大,最终导致数据库崩溃

  • 解决方案:null结果缓存,并加入短暂过期时间

  • 缓存雪崩:指在我们设置key时采用了相同的过期时间,导致缓存在某一时刻同时失效,如果失效的时刻大量并发过来,这将导致数据库压力过而雪崩。

  • 解决方案:原有的失效时间基础上增加一个随机值,这样重复率就会降低。

  • 缓存击穿:对于一些设置了过期时间的key,如果这些key可能会在某些时间点被超高并发地访问,是一种非常“”热点“”的数据。如果这个key在大量请求同时进来前正好失效,那么数据库压力将瞬间增大从而导致崩溃

  • 解决方案:加锁

  • 大量并发只让一个线程去查,查完之后将“”热点“”数据加入缓存,其他线程等待,查到以后释放锁,之后其他线程获取到锁后,将优先查缓存而不用去查数据库。

  • 缓存一致性

  • 保证最终一致性的前提是缓存数据有过期时间
    1 双写模式:更改数据库的同时更改缓存
    2 失效模式:更改数据库的同时删除缓存,下次访问缓存时更新缓存

  • 这两种策略都会有脏数据的问题,即数据库数据与缓存不一致。对于经常需要写,数据的一致性要求高的,不应该放到缓存里,而应该直接读数据。

  • 如果怕出现脏数据的情况,可以加个读写锁,不过这会导致写的时候多线程效率降低

  • canal:阿里开发的一个中间件

系统最终采用的一致性解决方案:
1、 缓存的所有数据都有过期时间,数据过期下一次查询触发主动更新
2、 读写数据的时候,加上分布式的读写锁,适用范围为写少读多的情况

SpingCache:Spring为缓存提供的统一接口,声明了两个接口
SpringCacheManage:统一不同的缓存,管理不同的缓存
SpringCache
整合springCache:

  1. 引入依赖

  2. `
    org.springframework.boot
    spring-boot-starter-cache

  3. 写配置:

  4. 自动配置了哪些
    CacheAutoConfigration会导入redisCacheConfigration

  5. 配置使用redsi作为缓存

  6. ` cache:
    type: redis

设置存活时间
redis:
time-to-live: 3600000
默认使用前缀
如果指定了前缀就用我们指定的 如果没有就用缓存的名字作为前缀
key-prefix: CACHE_
是否缓存空值
cache-null-values: true
cache-names:

测试使用缓存

  1. 开启缓存功能: @EnableCaching

  2. 使用注解测试

  3. 在方法上标注@Cacheable

    • @Cacheable: 表示将此方法使用的结果放入缓存,并且缓存中没有才触发方法的执行后将结果放入缓存,缓存中已经有了就不触发方法的执行

      默认情况下

    当前方法的结果需要缓存 并指定缓存名字
    缓存的value值 默认使用jdk序列化 推荐使用json序列化 可以在多个语言中使用
    默认ttl时间 -1
    key: 里面默认会解析表达式, 自定义字符串用 " ‘要输入的文字’ "这种形式

    希望自定义的内容:

    •  指定生成缓存使用的key
      
### RT-DETRv3 网络结构分析 RT-DETRv3 是一种基于 Transformer 的实时端到端目标检测算法,其核心在于通过引入分层密集正监督方法以及一系列创新性的训练策略,解决了传统 DETR 模型收敛慢和解码器训练不足的问题。以下是 RT-DETRv3 的主要网络结构特点: #### 1. **基于 CNN 的辅助分支** 为了增强编码器的特征表示能力,RT-DETRv3 引入了一个基于卷积神经网络 (CNN) 的辅助分支[^3]。这一分支提供了密集的监督信号,能够与原始解码器协同工作,从而提升整体性能。 ```python class AuxiliaryBranch(nn.Module): def __init__(self, in_channels, out_channels): super(AuxiliaryBranch, self).__init__() self.conv = nn.Conv2d(in_channels, out_channels, kernel_size=3, padding=1) self.bn = nn.BatchNorm2d(out_channels) def forward(self, x): return F.relu(self.bn(self.conv(x))) ``` 此部分的设计灵感来源于传统的 CNN 架构,例如 YOLO 系列中的 CSPNet 和 PAN 结构[^2],这些技术被用来优化特征提取效率并减少计算开销。 --- #### 2. **自注意力扰动学习策略** 为解决解码器训练不足的问题,RT-DETRv3 提出了一种名为 *self-att 扰动* 的新学习策略。这种策略通过对多个查询组中阳性样本的标签分配进行多样化处理,有效增加了阳例的数量,进而提高了模型的学习能力和泛化性能。 具体实现方式是在训练过程中动态调整注意力权重分布,确保更多的高质量查询可以与真实标注 (Ground Truth) 进行匹配。 --- #### 3. **共享权重解编码器分支** 除了上述改进外,RT-DETRv3 还引入了一个共享权重的解编码器分支,专门用于提供密集的正向监督信号。这一设计不仅简化了模型架构,还显著降低了参数量和推理时间,使其更适合实时应用需求。 ```python class SharedDecoderEncoder(nn.Module): def __init__(self, d_model, nhead, num_layers): super(SharedDecoderEncoder, self).__init__() decoder_layer = nn.TransformerDecoderLayer(d_model=d_model, nhead=nhead) self.decoder = nn.TransformerDecoder(decoder_layer, num_layers=num_layers) def forward(self, tgt, memory): return self.decoder(tgt=tgt, memory=memory) ``` 通过这种方式,RT-DETRv3 实现了高效的目标检测流程,在保持高精度的同时大幅缩短了推理延迟。 --- #### 4. **与其他模型的关系** 值得一提的是,RT-DETRv3 并未完全抛弃经典的 CNN 技术,而是将其与 Transformer 结合起来形成混合架构[^4]。例如,它采用了 YOLO 系列中的 RepNCSP 模块替代冗余的多尺度自注意力层,从而减少了不必要的计算负担。 此外,RT-DETRv3 还借鉴了 DETR 的一对一匹配策略,并在此基础上进行了优化,进一步提升了小目标检测的能力。 --- ### 总结 综上所述,RT-DETRv3 的网络结构主要包括以下几个关键组件:基于 CNN 的辅助分支、自注意力扰动学习策略、共享权重解编码器分支以及混合编码器设计。这些技术创新共同推动了实时目标检测领域的发展,使其在复杂场景下的表现更加出色。 ---
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