深入了解Redis的缓存穿透和缓存雪崩概念和解决方案

矫情吗；* 2023-03-13 02:28 2阅读 0赞

### Redis缓存穿透和缓存雪崩以及解决方案 ###

*  缓存穿透
 *   *  解决方案
     *   *  布隆过滤
         *  缓存空对象
 *  缓存雪崩
 *   *  解决方案
     *   *  保证缓存层服务高可用性
         *  依赖隔离组件为后端限流并降级
         *  数据预热
 *  缓存并发
 *   *  分布式锁

# 缓存穿透 #

缓存穿透是指查询一个一定不存在的数据，由于缓存不命中，接着查询数据库也无法查询出结果，因此也不会写入到缓存中，这将会导致每个查询都会去请求数据库，造成缓存穿透；

## 解决方案 ##

### 布隆过滤 ###

对所有可能查询的参数以hash形式存储，在控制层先进行校验，不符合则丢弃，从而避免了对底层存储系统的查询压力；

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2d1b19xaWFuZ3FpYW5n_size_16_color_FFFFFF_t_70]

### 缓存空对象 ###

当存储层不命中后，即使返回的空对象也将其缓存起来，同时会设置一个过期时间，之后再访问这个数据将会从缓存中获取，保护了后端数据源；  
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但是这种方法会存在两个问题：

如果空值能够被缓存起来，这就意味着缓存需要更多的空间存储更多的键，因为这当中可能会有很多的空值的键；
    
    即使对空值设置了过期时间，还是会存在缓存层和存储层的数据会有一段时间窗口的不一致，这对于需要保持一致性的业务会有影响。

比较  
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# 缓存雪崩 #

缓存雪崩是指，由于缓存层承载着大量请求，有效的保护了存储层，但是如果缓存层由于某些原因整体不能提供服务，于是所有的请求都会达到存储层，存储层的调用量会暴增，造成存储层也会挂掉的情况。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2d1b19xaWFuZ3FpYW5n_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

## 解决方案 ##

### 保证缓存层服务高可用性 ###

即使个别节点、个别机器、甚至是机房宕掉，依然可以提供服务，比如 Redis Sentinel 和 Redis Cluster 都实现了高可用。

### 依赖隔离组件为后端限流并降级 ###

在缓存失效后，通过加锁或者队列来控制读数据库写缓存的线程数量。比如对某个key只允许一个线程查询数据和写缓存，其他线程等待。

### 数据预热 ###

可以通过缓存reload机制，预先去更新缓存，再即将发生大并发访问前手动触发加载缓存不同的key，设置不同的过期时间，让缓存失效的时间点尽量均匀。

# 缓存并发 #

缓存并发是指，高并发场景下同时大量查询过期的key值、最后查询数据库将缓存结果回写到缓存、造成数据库压力过大

## 分布式锁 ##

在缓存更新或者过期的情况下，先获取锁，在进行更新或者从数据库中获取数据后，再释放锁，需要一定的时间等待，就可以从缓存中继续获取数据。

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