Der SpringBoot+Redis-Bloom-Filter verhindert, dass schädlicher Datenverkehr in den Cache eindringt
- WBOYnach vorne
- 2023-05-30 08:16:051596Durchsuche
Die Details lauten wie folgt:
Was ist das Eindringen von böswilligem Datenverkehr?
Angenommen, unser Redis enthält eine Reihe registrierter E-Mails des Benutzers mit E-Mail als Schlüssel und entspricht einigen Feldern der Benutzertabelle im DB.
Normalerweise prüfen wir zunächst, ob der Benutzer Mitglied in Redis ist, da das Lesen von Daten aus dem Cache schneller ist. Wenn dieses Mitglied nicht im Cache vorhanden ist, fragen wir es in der Datenbank ab.
Stellen Sie sich nun vor, dass es Dutzende Millionen Anfragen von verschiedenen IPs gibt (glauben Sie nicht, dass es keine gibt, wir sind ihnen 2018 und 2019 begegnet, weil die Angriffskosten sehr gering sind), um mit einem Schlüssel auf Ihre Website zuzugreifen nicht in Redis vorhanden, dann stellen wir uns vor:
Die Anfrage wird an die Anwendungsschicht->Microservice-Schicht gesendet;
Die Anfrage wird an Redis gesendet Daten, und dieser Schlüssel ist in Redis nicht vorhanden.
Dann erreicht die Anforderung die DB-Schicht und führt eine Abfrage aus, nachdem die DB-Verbindung hergestellt wurde
Ob es sich um Dutzende Millionen oder Hunderte Millionen DB handelt Bei Verbindungsanfragen ist es kein Problem, ob Redis es sich leisten kann, da die DB auch sofort heruntergefahren wird. Dies ist eine „Redis-Penetration“, die auch als „Cache-Zusammenbruch“ bezeichnet wird. Dadurch wird Ihr Cache oder sogar die Datenbank gesprengt, was zu einer Reihe von „Lawineneffekten“ führt.
So verhindern Sie
Mit Bloom-Filtern können Sie alle wichtigen Abfragefelder in der Benutzertabelle in Redis-Bloom-Filter einfügen. Manche Leute werden sagen, das ist doch nicht verrückt, ich habe 40 Millionen Mitglieder? Na und!
Es ist für Sie übertrieben, 4.000 Mitglieder in Redis aufzunehmen. Einige Websites haben 80 Millionen oder 100 Millionen Mitglieder? Ich habe Sie also nicht gebeten, es direkt in Redis einzufügen, sondern in einen Bloom-Filter!
Der Schlüssel und der Wert werden nicht direkt in den Bloom-Filter eingefügt. Der darin gespeicherte Inhalt sieht folgendermaßen aus:
BloomFilter ist eine platzsparende probabilistische Datenstruktur, die 1970 von Burton Howard Bloom vorgeschlagen wurde. Wird normalerweise verwendet, um festzustellen, ob ein Element in einer Menge enthalten ist. Trotz seiner hervorragenden Platzeffizienz kann es zu falsch positiven Fehlern kommen.
Falsch positiv und falsch negativWeil BloomFiter eine gewisse Genauigkeit zugunsten der Platzeffizienz opfert. Es entsteht also das Problem des Falsch-Positiv-Ergebnisses.Falsch positiv
Falsche NegativeBloomFilter ermittelt die Fehlerrate, wenn ein Element nicht in der Menge enthalten ist. BloomFilter stellt fest, dass das Element nicht in der Sammlung enthalten ist. Dann darf das Element nicht in der Sammlung enthalten sein. Daher ist die Wahrscheinlichkeit falsch negativer Ergebnisse 0.
Fragen Sie ab, ob das Element existiert: Hashen Sie das Element k-mal, um k Positionen zu erhalten. Wenn das den k Positionen entsprechende Bit 1 ist, wird es als vorhanden betrachtet, andernfalls wird es als nicht vorhanden betrachtet.
Der Bloom-Filter verfügt über mehrere Schlüsselwerte. Anhand dieser Werte können Sie grob berechnen, wie viele Daten eingegeben werden müssen und wie viele Systemressourcen er beanspruchen wird, wenn er eine falsche Schadensrate aufweist. Dieser Algorithmus hat eine URL: https://krisives.github.io/bloom-calculator/. Wir geben 1 Million Daten ein und gehen davon aus, dass die versehentliche Schadensrate 0,001 % beträgt. Er ermittelt automatisch die Systemspeicherressourcen Wie viele muss Redis beantragen?
Wie kann man also diese Unfallverletzungsrate in den Griff bekommen? Es ist ganz einfach, dass das Unternehmen oder der Betrieb die Unfallverletzungsrate meldet. Zu diesem Zeitpunkt müssen Sie nur eine kleine Whitelist hinzufügen. Im Vergleich zu 1.000 Whitelists sind das kein Problem. Die Abfragegeschwindigkeit des Bloom-Filters ist sehr hoch. Im Allgemeinen können die Abfrageergebnisse innerhalb von 80–100 Millisekunden zurückgegeben werden und dem aufrufenden Ende mitteilen, ob der Schlüssel vorhanden ist.
Ein weiterer Anwendungsfall des Bloom-Filters
Angenommen, ich habe 400 Millionen URLs mit einem Python-Crawler gecrawlt. Muss ich Duplikate entfernen?
Sehen Sie, in diesem Szenario wird der Bloom-Filter verwendet.
Beginnen wir unsere Redis BloomFilter-Reise.
Bloom-Filter auf Redis installieren
Redis unterstützt Bloom-Filter nur ab 4.0, daher verwenden wir in diesem Beispiel Redis5.4.
Die Download-Adresse für den Bloom-Filter von Redis finden Sie hier: https://github.com/RedisLabsModules/redisbloom.git
git clone https://github.com/RedisLabsModules/redisbloom.git cd redisbloom make # 编译
Es gibt zwei Möglichkeiten, den Bloom-Filter zu laden, wenn Redis startet:
Manuelles Laden:redis-server --loadmodule ./redisbloom/rebloom.so
Lädt sich bei jedem Start selbst:
Bearbeiten Sie die redis.conf-Datei von Redis und fügen Sie hinzu: loadmodule /soft/redisbloom/redisbloom.so
So:
在Redis里使用Bloom Filter
基本指令：
bf.reserve {key} {error_rate} {size}
127.0.0.1:6379> bf.reserve userid 0.01 100000 OK
上面这条命令就是：创建一个空的布隆过滤器，并设置一个期望的错误率和初始大小。{error_rate}过滤器的错误率在0-1之间，如果要设置0.1%，则应该是0.001。该数值越接近0，内存消耗越大，对cpu利用率越高。
bf.add {key} {item}
127.0.0.1:6379> bf.add userid '181920' (integer) 1
上面这条命令就是：往过滤器中添加元素。如果key不存在，过滤器会自动创建。
bf.exists {key} {item}
127.0.0.1:6379> bf.exists userid '101310299' (integer) 1
这个命令的作用是检查 Bloom 过滤器中是否包含指定 key 的值。存在：返回1，不存在：返回0。
结合SpringBoot使用
网上很多写的都是要么是直接使用jedis来操作的，或者是java里execute一个外部进程来调用Redis的bloom filter指令的。许多代码调试不通或只能达到helloworld级别，无法用于生产级别的应用。
笔者给出的代码保障读者完全可用！
笔者不是数学家，因此就借用了google的guava包来实现了核心算法，核心代码如下：
BloomFilterHelper.java
package org.sky.platform.util;
import com.google.common.base.Preconditions;
import com.google.common.hash.Funnel;
import com.google.common.hash.Hashing;
public class BloomFilterHelper<T> {
private int numHashFunctions;
private int bitSize;
private Funnel<T> funnel;
public BloomFilterHelper(Funnel<T> funnel, int expectedInsertions, double fpp) {
Preconditions.checkArgument(funnel != null, "funnel不能为空");
this.funnel = funnel;
bitSize = optimalNumOfBits(expectedInsertions, fpp);
numHashFunctions = optimalNumOfHashFunctions(expectedInsertions, bitSize);
}
int[] murmurHashOffset(T value) {
int[] offset = new int[numHashFunctions];
long hash74 = Hashing.murmur3_128().hashObject(value, funnel).asLong();
int hash2 = (int) hash74;
int hash3 = (int) (hash74 >>> 32);
for (int i = 1; i <= numHashFunctions; i++) {
int nextHash = hash2 + i * hash3;
if (nextHash < 0) {
nextHash = ~nextHash;
}
offset[i - 1] = nextHash % bitSize;
}
return offset;
}
/**
* 计算bit数组的长度
*/
private int optimalNumOfBits(long n, double p) {
if (p == 0) {
p = Double.MIN_VALUE;
}
return (int) (-n * Math.log(p) / (Math.log(2) * Math.log(2)));
}
/**
* 计算hash方法执行次数
*/
private int optimalNumOfHashFunctions(long n, long m) {
return Math.max(1, (int) Math.round((double) m / n * Math.log(2)));
}
}下面放出全工程解说，我已经将源码上传到了我的git上了，确保读者可用，源码地址在这：https://github.com/mkyuangithub/mkyuangithub.git
搭建spring boot工程
项目Redis配置
我们在redis-practice工程里建立一个application.properties文件，内容如下：
spring.redis.database=0 spring.redis.host=192.168.56.101 spring.redis.port=6379 spring.redis.password=111111 spring.redis.pool.max-active=10 spring.redis.pool.max-wait=-1 spring.redis.pool.max-idle=10 spring.redis.pool.min-idle=0 spring.redis.timeout=1000
以上这个是demo环境的配置。
我们此处依旧使用的是在前一篇springboot+nacos+dubbo实现异常统一管理中的xxx-project->sky-common->nacos-parent的依赖结构。
在redis-practice工程的org.sky.config包中放入redis的springboot配置
RedisConfig.java
package org.sky.config;
import com.fasterxml.jackson.annotation.JsonAutoDetect;
import com.fasterxml.jackson.annotation.PropertyAccessor;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import org.springframework.cache.CacheManager;
import org.springframework.cache.annotation.CachingConfigurerSupport;
import org.springframework.cache.annotation.EnableCaching;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.cache.RedisCacheManager;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.core.*;
import org.springframework.data.redis.serializer.Jackson2JsonRedisSerializer;
import org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer;
@Configuration
@EnableCaching
public class RedisConfig extends CachingConfigurerSupport {
/**
* 选择redis作为默认缓存工具
*
* @param redisTemplate
* @return
*/
@Bean
public CacheManager cacheManager(RedisTemplate redisTemplate) {
RedisCacheManager rcm = new RedisCacheManager(redisTemplate);
return rcm;
}
/**
* retemplate相关配置
*
* @param factory
* @return
*/
@Bean
public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory factory) {
RedisTemplate<String, Object> template = new RedisTemplate<>();
// 配置连接工厂
template.setConnectionFactory(factory);
// 使用Jackson2JsonRedisSerializer来序列化和反序列化redis的value值（默认使用JDK的序列化方式）
Jackson2JsonRedisSerializer jacksonSeial = new Jackson2JsonRedisSerializer(Object.class);
ObjectMapper om = new ObjectMapper();
// 指定要序列化的域，field,get和set,以及修饰符范围，ANY是都有包括private和public
om.setVisibility(PropertyAccessor.ALL, JsonAutoDetect.Visibility.ANY);
// 指定序列化输入的类型，类必须是非final修饰的，final修饰的类，比如String,Integer等会跑出异常
om.enableDefaultTyping(ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL);
jacksonSeial.setObjectMapper(om);
// 值采用json序列化
template.setValueSerializer(jacksonSeial);
// 使用StringRedisSerializer来序列化和反序列化redis的key值
template.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
// 设置hash key 和value序列化模式
template.setHashKeySerializer(new StringRedisSerializer());
template.setHashValueSerializer(jacksonSeial);
template.afterPropertiesSet();
return template;
}
/**
* 对hash类型的数据操作
*
* @param redisTemplate
* @return
*/
@Bean
public HashOperations<String, String, Object> hashOperations(RedisTemplate<String, Object> redisTemplate) {
return redisTemplate.opsForHash();
}
/**
* 对redis字符串类型数据操作
*
* @param redisTemplate
* @return
*/
@Bean
public ValueOperations<String, Object> valueOperations(RedisTemplate<String, Object> redisTemplate) {
return redisTemplate.opsForValue();
}
/**
* 对链表类型的数据操作
*
* @param redisTemplate
* @return
*/
@Bean
public ListOperations<String, Object> listOperations(RedisTemplate<String, Object> redisTemplate) {
return redisTemplate.opsForList();
}
/**
* 对无序集合类型的数据操作
*
* @param redisTemplate
* @return
*/
@Bean
public SetOperations<String, Object> setOperations(RedisTemplate<String, Object> redisTemplate) {
return redisTemplate.opsForSet();
}
/**
* 对有序集合类型的数据操作
*
* @param redisTemplate
* @return
*/
@Bean
public ZSetOperations<String, Object> zSetOperations(RedisTemplate<String, Object> redisTemplate) {
return redisTemplate.opsForZSet();
}
}这个配置除实现了springboot自动发现redis在application.properties中的配置外我们还添加了不少redis基本的数据结构的操作的封装。
我们为此还要再封装一套Redis Util小组件，它们位于sky-common工程中
RedisUtil.java
package org.sky.platform.util;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.util.Collection;
import java.util.Date;
import java.util.Set;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.stream.Stream;
import com.google.common.base.Preconditions;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
@Component
public class RedisUtil {
@Autowired
private RedisTemplate<String, String> redisTemplate;
/**
* 默认过期时长，单位：秒
*/
public static final long DEFAULT_EXPIRE = 60 * 60 * 24;
/**
* 不设置过期时长
*/
public static final long NOT_EXPIRE = -1;
public boolean existsKey(String key) {
return redisTemplate.hasKey(key);
}
/**
* 重名名key，如果newKey已经存在，则newKey的原值被覆盖
*
* @param oldKey
* @param newKey
*/
public void renameKey(String oldKey, String newKey) {
redisTemplate.rename(oldKey, newKey);
}
/**
* newKey不存在时才重命名
*
* @param oldKey
* @param newKey
* @return 修改成功返回true
*/
public boolean renameKeyNotExist(String oldKey, String newKey) {
return redisTemplate.renameIfAbsent(oldKey, newKey);
}
/**
* 删除key
*
* @param key
*/
public void deleteKey(String key) {
redisTemplate.delete(key);
}
/**
* 删除多个key
*
* @param keys
*/
public void deleteKey(String... keys) {
Set<String> kSet = Stream.of(keys).map(k -> k).collect(Collectors.toSet());
redisTemplate.delete(kSet);
}
/**
* 删除Key的集合
*
* @param keys
*/
public void deleteKey(Collection<String> keys) {
Set<String> kSet = keys.stream().map(k -> k).collect(Collectors.toSet());
redisTemplate.delete(kSet);
}
/**
* 设置key的生命周期
*
* @param key
* @param time
* @param timeUnit
*/
public void expireKey(String key, long time, TimeUnit timeUnit) {
redisTemplate.expire(key, time, timeUnit);
}
/**
* 指定key在指定的日期过期
*
* @param key
* @param date
*/
public void expireKeyAt(String key, Date date) {
redisTemplate.expireAt(key, date);
}
/**
* 查询key的生命周期
*
* @param key
* @param timeUnit
* @return
*/
public long getKeyExpire(String key, TimeUnit timeUnit) {
return redisTemplate.getExpire(key, timeUnit);
}
/**
* 将key设置为永久有效
*
* @param key
*/
public void persistKey(String key) {
redisTemplate.persist(key);
}
/**
* 根据给定的布隆过滤器添加值
*/
public <T> void addByBloomFilter(BloomFilterHelper<T> bloomFilterHelper, String key, T value) {
Preconditions.checkArgument(bloomFilterHelper != null, "bloomFilterHelper不能为空");
int[] offset = bloomFilterHelper.murmurHashOffset(value);
for (int i : offset) {
redisTemplate.opsForValue().setBit(key, i, true);
}
}
/**
* 根据给定的布隆过滤器判断值是否存在
*/
public <T> boolean includeByBloomFilter(BloomFilterHelper<T> bloomFilterHelper, String key, T value) {
Preconditions.checkArgument(bloomFilterHelper != null, "bloomFilterHelper不能为空");
int[] offset = bloomFilterHelper.murmurHashOffset(value);
for (int i : offset) {
if (!redisTemplate.opsForValue().getBit(key, i)) {
return false;
}
}
return true;
}
}RedisKeyUtil.java
package org.sky.platform.util;
public class RedisKeyUtil {
/**
* redis的key 形式为： 表名:主键名:主键值:列名
*
* @param tableName 表名
* @param majorKey 主键名
* @param majorKeyValue 主键值
* @param column 列名
* @return
*/
public static String getKeyWithColumn(String tableName, String majorKey, String majorKeyValue, String column) {
StringBuffer buffer = new StringBuffer();
buffer.append(tableName).append(":");
buffer.append(majorKey).append(":");
buffer.append(majorKeyValue).append(":");
buffer.append(column);
return buffer.toString();
}
/**
* redis的key 形式为： 表名:主键名:主键值
*
* @param tableName 表名
* @param majorKey 主键名
* @param majorKeyValue 主键值
* @return
*/
public static String getKey(String tableName, String majorKey, String majorKeyValue) {
StringBuffer buffer = new StringBuffer();
buffer.append(tableName).append(":");
buffer.append(majorKey).append(":");
buffer.append(majorKeyValue).append(":");
return buffer.toString();
}
}然后就是制作 redis里如何使用BloomFilter的BloomFilterHelper.java了，它也位于sky-common文件夹，源码如上已经贴了，因此此处就不再作重复。
最后我们在sky-common里放置一个UserVO用于演示
UserVO.java
package org.sky.vo;
import java.io.Serializable;
public class UserVO implements Serializable {
private String name;
private String address;
private Integer age;
private String email = "";
public String getEmail() {
return email;
}
public void setEmail(String email) {
this.email = email;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public String getAddress() {
return address;
}
public void setAddress(String address) {
this.address = address;
}
public Integer getAge() {
return age;
}
public void setAge(Integer age) {
this.age = age;
}
}下面给出我们所有gitrepo里依赖的nacos-parent的pom.xml文件内容，此次我们增加了对于“spring-boot-starter-data-redis”，它跟着我们的全局springboot版本走：
parent工程的pom.xml
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
<modelVersion>4.0.0</modelVersion>
<groupId>org.sky.demo</groupId>
<artifactId>nacos-parent</artifactId>
<version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
<packaging>pom</packaging>
<description>Demo project for Spring Boot Dubbo Nacos</description>
<modules>
</modules>
<properties>
<java.version>1.8</java.version>
<spring-boot.version>1.5.15.RELEASE</spring-boot.version>
<dubbo.version>2.7.3</dubbo.version>
<curator-framework.version>4.0.1</curator-framework.version>
<curator-recipes.version>2.8.0</curator-recipes.version>
<druid.version>1.1.20</druid.version>
<guava.version>27.0.1-jre</guava.version>
<fastjson.version>1.2.59</fastjson.version>
<dubbo-registry-nacos.version>2.7.3</dubbo-registry-nacos.version>
<nacos-client.version>1.1.4</nacos-client.version>
<mysql-connector-java.version>5.1.46</mysql-connector-java.version>
<disruptor.version>3.4.2</disruptor.version>
<aspectj.version>1.8.13</aspectj.version>
<nacos-service.version>0.0.1-SNAPSHOT</nacos-service.version>
<spring.data.redis>1.8.14-RELEASE</spring.data.redis>
<skycommon.version>0.0.1-SNAPSHOT</skycommon.version>
<maven.compiler.source>${java.version}</maven.compiler.source>
<maven.compiler.target>${java.version}</maven.compiler.target>
<compiler.plugin.version>3.8.1</compiler.plugin.version>
<war.plugin.version>3.2.3</war.plugin.version>
<jar.plugin.version>3.1.2</jar.plugin.version>
<project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
<project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>
</properties>
<dependencyManagement>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
<version>${spring-boot.version}</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-dependencies</artifactId>
<version>${spring-boot.version}</version>
<type>pom</type>
<scope>import</scope>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.apache.dubbo</groupId>
<artifactId>dubbo-spring-boot-starter</artifactId>
<version>${dubbo.version}</version>
<exclusions>
<exclusion>
<groupId>org.slf4j</groupId>
<artifactId>slf4j-log4j12</artifactId>
</exclusion>
</exclusions>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.apache.dubbo</groupId>
<artifactId>dubbo</artifactId>
<version>${dubbo.version}</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.apache.curator</groupId>
<artifactId>curator-framework</artifactId>
<version>${curator-framework.version}</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.apache.curator</groupId>
<artifactId>curator-recipes</artifactId>
<version>${curator-recipes.version}</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>mysql</groupId>
<artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
<version>${mysql-connector-java.version}</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.alibaba</groupId>
<artifactId>druid</artifactId>
<version>${druid.version}</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.lmax</groupId>
<artifactId>disruptor</artifactId>
<version>${disruptor.version}</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.google.guava</groupId>
<artifactId>guava</artifactId>
<version>${guava.version}</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.alibaba</groupId>
<artifactId>fastjson</artifactId>
<version>${fastjson.version}</version>
</dependency>
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<groupId>org.apache.dubbo</groupId>
<artifactId>dubbo-registry-nacos</artifactId>
<version>${dubbo-registry-nacos.version}</version>
</dependency>
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<groupId>com.alibaba.nacos</groupId>
<artifactId>nacos-client</artifactId>
<version>${nacos-client.version}</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.aspectj</groupId>
<artifactId>aspectjweaver</artifactId>
<version>${aspectj.version}</version>
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<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
<version>${spring-boot.version}</version>
</dependency>
</dependencies>
</dependencyManagement>
<build>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
<artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
<version>${compiler.plugin.version}</version>
<configuration>
<source>${java.version}</source>
<target>${java.version}</target>
</configuration>
</plugin>
<plugin>
<groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
<artifactId>maven-war-plugin</artifactId>
<version>${war.plugin.version}</version>
</plugin>
<plugin>
<groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
<artifactId>maven-jar-plugin</artifactId>
<version>${jar.plugin.version}</version>
</plugin>
</plugins>
</build>
</project>sky-common中pom.xml文件
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"> <modelVersion>4.0.0</modelVersion> <groupId>org.sky.demo</groupId> <artifactId>skycommon</artifactId> <version>0.0.1-SNAPSHOT</version> <parent> <groupId>org.sky.demo</groupId> <artifactId>nacos-parent</artifactId> <version>0.0.1-SNAPSHOT</version> </parent> <dependencies> <dependency> <groupId>org.apache.curator</groupId> <artifactId>curator-framework</artifactId> </dependency> <dependency> <groupId>org.apache.curator</groupId> <artifactId>curator-recipes</artifactId> </dependency> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId> <scope>test</scope> </dependency> <dependency> <groupId>org.spockframework</groupId> <artifactId>spock-core</artifactId> <scope>test</scope> </dependency> <dependency> <groupId>org.spockframework</groupId> <artifactId>spock-spring</artifactId> </dependency> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-configuration-processor</artifactId> <optional>true</optional> </dependency> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-log4j2</artifactId> </dependency> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId> <exclusions> <exclusion> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-logging</artifactId> </exclusion> </exclusions> </dependency> <dependency> <groupId>org.aspectj</groupId> <artifactId>aspectjweaver</artifactId> </dependency> <dependency> <groupId>com.lmax</groupId> <artifactId>disruptor</artifactId> </dependency> <dependency> <groupId>redis.clients</groupId> <artifactId>jedis</artifactId> </dependency> <dependency> <groupId>com.google.guava</groupId> <artifactId>guava</artifactId> </dependency> <dependency> <groupId>com.alibaba</groupId> <artifactId>fastjson</artifactId> </dependency> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId> </dependency> </dependencies> </project>
到此，我们的springboot+redis基本框架、util类、bloomfilter组件搭建完毕，接下来我们重点说我们的demo工程
Demo工程：redis-practice说明
pom.xml文件，它依赖于nacos-parent同时还引用了sky-common
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
<modelVersion>4.0.0</modelVersion>
<groupId>org.sky.demo</groupId>
<artifactId>redis-practice</artifactId>
<version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
<description>Demo Redis Advanced Features</description>
<parent>
<groupId>org.sky.demo</groupId>
<artifactId>nacos-parent</artifactId>
<version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
</parent>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-jdbc</artifactId>
<exclusions>
<exclusion>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-logging</artifactId>
</exclusion>
</exclusions>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.apache.dubbo</groupId>
<artifactId>dubbo</artifactId>
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<groupId>org.apache.curator</groupId>
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<scope>test</scope>
</dependency>
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<groupId>org.spockframework</groupId>
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<scope>test</scope>
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<groupId>org.spockframework</groupId>
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<optional>true</optional>
</dependency>
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<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-log4j2</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
<exclusions>
<exclusion>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-logging</artifactId>
</exclusion>
</exclusions>
<exclusion>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-tomcat</artifactId>
</exclusion>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.aspectj</groupId>
<artifactId>aspectjweaver</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.lmax</groupId>
<artifactId>disruptor</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>redis.clients</groupId>
<artifactId>jedis</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.google.guava</groupId>
<artifactId>guava</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.alibaba</groupId>
<artifactId>fastjson</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.sky.demo</groupId>
<artifactId>skycommon</artifactId>
<version>${skycommon.version}</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>
</dependencies>
<build>
<sourceDirectory>src/main/java</sourceDirectory>
<testSourceDirectory>src/test/java</testSourceDirectory>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
</plugin>
</plugins>
<resources>
<resource>
<directory>src/main/resources</directory>
</resource>
<resource>
<directory>src/main/webapp</directory>
<targetPath>META-INF/resources</targetPath>
<includes>
<include>**/**</include>
</includes>
</resource>
<resource>
<directory>src/main/resources</directory>
<filtering>true</filtering>
<includes>
<include>application.properties</include>
<include>application-${profileActive}.properties</include>
</includes>
</resource>
</resources>
</build>
</project>用于启动的Application.java
package org.sky;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration;
import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;
import org.springframework.transaction.annotation.EnableTransactionManagement;
@EnableTransactionManagement
@ComponentScan(basePackages = { "org.sky" })
@EnableAutoConfiguration
public class Application {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(Application.class, args);
}
}然后我们制作了一个controller名为UserController，该controller里有两个方法：
public ResponseEntity
addUser(@RequestBody String params)，该方法用于接受来自外部的api post然后把一条email地址塞入redis的bloomfilter中； public ResponseEntity
findEmailInBloom(@RequestBody String params)，该方法用于接受来自外部的api post然后去redis的bloomfilter中验证是否外部输入的user信息中的email地址在上百万的email记录中存在；
以此来完成验证塞入redis的bloom filter中上百万条记录占用了多少内存以及使用bloom filter查询一条记录有多快。
UserController.java
package org.sky.controller;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import javax.annotation.Resource;
import org.sky.platform.util.BloomFilterHelper;
import org.sky.platform.util.RedisUtil;
import org.sky.vo.UserVO;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.ValueOperations;
import org.springframework.http.HttpHeaders;
import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.http.MediaType;
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.web.bind.annotation.PostMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestBody;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
import com.google.common.base.Charsets;
import com.google.common.hash.Funnel;
@RestController
@RequestMapping("user")
public class UserController extends BaseController {
@Resource
private RedisTemplate redisTemplate;
@Resource
private RedisUtil redisUtil;
@PostMapping(value = "/addEmailToBloom", produces = "application/json")
public ResponseEntity<String> addUser(@RequestBody String params) {
ResponseEntity<String> response = null;
String returnResultStr;
HttpHeaders headers = new HttpHeaders();
headers.setContentType(MediaType.APPLICATION_JSON_UTF8);
Map<String, Object> result = new HashMap<>();
try {
JSONObject requestJsonObj = JSON.parseObject(params);
UserVO inputUser = getUserFromJson(requestJsonObj);
BloomFilterHelper<String> myBloomFilterHelper = new BloomFilterHelper<>((Funnel<String>) (from,
into) -> into.putString(from, Charsets.UTF_8).putString(from, Charsets.UTF_8), 1500000, 0.00001);
redisUtil.addByBloomFilter(myBloomFilterHelper, "email_existed_bloom", inputUser.getEmail());
result.put("code", HttpStatus.OK.value());
result.put("message", "add into bloomFilter successfully");
result.put("email", inputUser.getEmail());
returnResultStr = JSON.toJSONString(result);
logger.info("returnResultStr======>" + returnResultStr);
response = new ResponseEntity<>(returnResultStr, headers, HttpStatus.OK);
} catch (Exception e) {
logger.error("add a new product with error: " + e.getMessage(), e);
result.put("message", "add a new product with error: " + e.getMessage());
returnResultStr = JSON.toJSONString(result);
response = new ResponseEntity<>(returnResultStr, headers, HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR);
}
return response;
}
@PostMapping(value = "/checkEmailInBloom", produces = "application/json")
public ResponseEntity<String> findEmailInBloom(@RequestBody String params) {
ResponseEntity<String> response = null;
String returnResultStr;
HttpHeaders headers = new HttpHeaders();
headers.setContentType(MediaType.APPLICATION_JSON_UTF8);
Map<String, Object> result = new HashMap<>();
try {
JSONObject requestJsonObj = JSON.parseObject(params);
UserVO inputUser = getUserFromJson(requestJsonObj);
BloomFilterHelper<String> myBloomFilterHelper = new BloomFilterHelper<>((Funnel<String>) (from,
into) -> into.putString(from, Charsets.UTF_8).putString(from, Charsets.UTF_8), 1500000, 0.00001);
boolean answer = redisUtil.includeByBloomFilter(myBloomFilterHelper, "email_existed_bloom",
inputUser.getEmail());
logger.info("answer=====" + answer);
result.put("code", HttpStatus.OK.value());
result.put("email", inputUser.getEmail());
result.put("exist", answer);
returnResultStr = JSON.toJSONString(result);
logger.info("returnResultStr======>" + returnResultStr);
response = new ResponseEntity<>(returnResultStr, headers, HttpStatus.OK);
} catch (Exception e) {
logger.error("add a new product with error: " + e.getMessage(), e);
result.put("message", "add a new product with error: " + e.getMessage());
returnResultStr = JSON.toJSONString(result);
response = new ResponseEntity<>(returnResultStr, headers, HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR);
}
return response;
}
private UserVO getUserFromJson(JSONObject requestObj) {
String userName = requestObj.getString("username");
String userAddress = requestObj.getString("address");
String userEmail = requestObj.getString("email");
int userAge = requestObj.getInteger("age");
UserVO u = new UserVO();
u.setName(userName);
u.setAge(userAge);
u.setEmail(userEmail);
u.setAddress(userAddress);
return u;
}
}注意UserController中的BloomFilterHelper的用法，我在Redis的bloomfilter里申明了可以用于存放150万数据的空间。如果存和的数据大于了你预先申请的空间怎么办？那么它会增加“误伤率”。
下面我们把这个项目运行起来看看效果吧。
运行redis-practice工程
运行起来后
我们可以使用postman先来做个小实验
我们使用"、addEmailToBloom"往redis bloom filter里插入了一个“yumi@yahoo.com”的email。
接下来我们会使用“/checkEmailInBloom”来验证这个email地址是否存在
我们使用redisclient连接上我们的redis查看，这个值确实也是插入进了bloom filter了。
使用压测工具喂120万条数据进入Redis Bloomfilter看实际效果
接下来，我们用jmeter对着“/addEmailToBloom”喂上个120万左右数据进去，然后我们再来看bloom filter在120万email按照布隆算 法喂进去后我们的系统是如何表现的。
我这边使用的是apache-jmeter5.0，为了偷懒，我用了apache-jmeter里的_RandomString函数来动态创造16位字符长度的email。这边用户名、地址信息都是恒定，就是email是每次不一样，都是一串16位的随机字符+“@163.com”。
jmeter中BeanShell产生16位字符随机组成email的函数
useremail="${__RandomString(16,abcdefghijklmnop,myemail)}"+"@163.com";
vars.put("random_email",useremail);jmeter测试计划设置成了75个线程，连续运行30分钟（实践上笔者运行了3个30分钟，因为是demo环境，30分钟每次插大概40万条数据进去吧）
jmeter post请求
然后我们使用jmeter命令行来运行这个测试计划：
jmeter -n -t add_randomemail_to_bloom.jmx -l add_email_to_bloom\report\03-result.csv -j add_email_to_bloom\logs\03-log.log -e -o add_email_to_bloom\html_report_3
它代表：
-t 指定jmeter执行计划文件所在路径；
-l 生成report的目录，这个目录如果不存在则创建 ，必须是一个空目录；
-j 生成log的目录，这个目录如果不存在则创建 ，必须是一个空目录；
-e 生成html报告，它配合着-o参数一起使用；
-o 生成html报告所在的路径，这个目录如果不存在则创建 ，必须是一个空目录；
回车后它就开始运行了
一直执行到这个过程全部结束，跳出command命令符为止。
我们查看我们用-e -o生成的jmeter html报告，前面说过了，我一共运行了3次，第一次是10分钟70059条数据 ，第二次是30分钟40多万条数据 ，第三次是45他钟70多万条数据。我共计插入了1,200,790条email。
而这120万数据总计在redis中占用内存不超过8mb，见下面demo环境的zabbix录制的记录
120万条数据插进去后，我们接着从我们的log4j的输出中随便找一条logger.info住的email如：egpoghnfjekjajdo@163.com来看一下，redis bloomfilter找到这条记录的表现如何，76ms，我运行了多次，平均在80ms左右：
通过上面这么一个实例，大家可以看到把email以hash后并以bit的形式存入bloomfilter后，它占用的内存是多么的小，而查询效率又是多么的高。
往往在生产上，我们经常会把上千万或者是上亿的记录"load"进bloomfilter，然后拿它去做“防击穿”或者是去重的动作。
Solange der Schlüssel, der in Bloomfilter nicht vorhanden ist, direkt false an den Client zurückgibt, ist es mit der dynamischen Erweiterung von Nginx-, CDN-, WAF- und Interface-Layer-Caching tatsächlich sehr einfach, dass die gesamte Website 6-stellige oder widersteht sogar 7-stellige Parallelität.
Das obige ist der detaillierte Inhalt vonDer SpringBoot+Redis-Bloom-Filter verhindert, dass schädlicher Datenverkehr in den Cache eindringt. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!