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c# 在高并发网站中,如何设计缓存策略和缓存失效机制

幻夢星雲

幻夢星雲

发布时间:2026-02-16 09:22:53

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来源于php中文网

原创

应优先使用 idistributedcache(如 redis)作为主缓存层,memorycache 仅作二级本地缓存;键需含环境、租户、版本等上下文;失效须主动删除+广播+过期兜底;须防控穿透、击穿、雪崩。

c# 在高并发网站中,如何设计缓存策略和缓存失效机制

缓存该用 MemoryCache 还是 IDistributedCache

单机部署时用 MemoryCache 足够快,但高并发网站通常多实例部署,各节点内存不共享。此时若只依赖 MemoryCache,同一数据在不同节点可能缓存不同值,甚至一个节点更新了缓存,其他节点仍读旧值——这就是典型的缓存不一致问题。

必须用 IDistributedCache 作为主缓存层(如 Redis 或 SQL Server 后端),MemoryCache 只能作为二级本地缓存(即“缓存穿透防护 + 热点加速”用途)。

  • Redis 实现的 IDistributedCache 是首选:支持原子操作、过期策略、发布/订阅失效通知
  • 避免用 SQL Server 做分布式缓存后端——写入延迟高、连接压力大、不支持批量删除
  • 本地 MemoryCache 缓存时间建议 ≤ 10 秒,且仅用于高频读、低更新频率的热点数据(如配置项、地区字典)

缓存键设计要防冲突、可预测、带业务上下文

缓存键不是随便拼个字符串就行。常见错误是直接用 "/api/user/" + userId 当键,结果不同环境(测试/生产)、不同租户、不同 API 版本全挤在一个键空间里,导致误击或污染。

推荐格式:"{env}:{tenant}:{version}:{resource}:{id}",例如 "prod:acme:v2:user:12345"

  • 必须包含环境标识(env),避免测试缓存污染生产
  • 多租户系统必须含 tenant,否则 A 公司数据可能被 B 公司接口读到
  • API 版本变更时,键自动隔离,无需手动清理旧版本缓存
  • 禁止在键中拼接未转义的用户输入(如用户名),防止注入或键超长;用 Convert.ToBase64String(Encoding.UTF8.GetBytes(...)) 安全编码

失效机制不能只靠自然过期,得有主动踢出 + 失效广播

纯依赖 absoluteExpirationslidingExpiration 极其危险:数据已更新,但缓存还剩 30 秒才过期,这期间所有请求都读脏数据。

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必须组合三种方式:

  • 写时主动删除:更新 DB 后立刻调用 _cache.RemoveAsync("key")(注意:不是 SetAsync 覆盖,删除更安全)
  • 关键路径加失效广播:用 Redis Pub/Sub 或自建消息队列,当订单状态更新时发消息 "order:status:updated:12345",所有节点监听并删对应缓存
  • 过期时间设为“上限”而非“默认”:比如商品价格缓存设 5 分钟过期,但每次更新都主动删;过期只是兜底,不是主力机制

特别注意:不要在事务内调用缓存删除——如果事务回滚,缓存却已删,会导致短暂不一致。应在事务成功提交后再删缓存(可用 Transaction.CommitAsync 后挂回调,或投递到可靠消息队列)。

应对缓存穿透、雪崩、击穿的实操要点

高并发下这三个问题不是理论风险,是真实会炸服务的故障点。

  • 穿透:查不存在的 userId = -1 或随机 ID,缓存没命中,DB 每次都扛压。解决:对空结果也缓存(SetAsync("user:-1", null, new TimeSpan(0, 0, 30))),但需加前缀区分(如 "empty:user:-1"),避免和正常 null 冲突
  • 击穿:热点 key(如首页 banner)过期瞬间大量请求打穿缓存。解决:用 GetOrCreateAsync + lock 或 Redis 的 SETNX 保证只有一个线程回源加载,其余等待
  • 雪崩:大量 key 设相同过期时间(如整点刷新),到期后集体失效。解决:过期时间加随机偏移(TimeSpan.FromMinutes(5 + new Random().NextDouble() * 2)),且关键数据改用永不过期 + 主动更新

最易被忽略的是:缓存客户端本身也是资源瓶颈。别让 IDistributedCache 的连接池耗尽——Redis 连接字符串必须配 connectTimeout=5000syncTimeout=2000abortConnect=false,并启用连接池复用。

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