关于缓存，每个开发人员都应该知道的3个问题

朱雀 2023-09-24 17:21 97阅读 0赞

## 前言 ##

虽然缓存被认为是软件系统的性能助推器，但如果处理不当，它也容易出现错误。

在本文中，我将介绍 3 个有时可能会造成灾难性后果的常见缓存问题，希望大家在架构上引入缓存时，需要考虑到。

## 缓存击穿 ##

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缓存故障

当缓存键过期时会发生缓存故障，并且多个请求同时访问数据库以查找相同的键。

让我们来看看它是如何工作的:

*  热缓存键过期。
 *  多个并发请求进来搜索同一个键。
 *  服务器向数据库发起多个并发请求以查找相同的键。

缓存击穿会显著增加数据库的负载，尤其是当许多热键同时过期时。

下面是解决这个问题的2种解决方案：

*  获取搜索到的key的分布式锁，当一个线程试图更新缓存时，其他线程需要等待。
 *  利用`Refresh-ahead` 策略异步刷新热数据，使热键永不过期。

## 缓存穿透 ##

![format_png 1][]

缓存穿透

当搜索到的`key`既不在缓存中, 也不在数据库中时，就会发生**缓存穿透，** 连数据库都穿透过去了。

让我们来看看它是如何工作的，当`key`既不在缓存中也不在数据库中时，就会发生这种情况。

*  当用户查询`key`时，应用程序由于缓存未命中而去查询数据库数据库。
 *  由于数据库不包含该`key`并返回空结果，因此该`key`也不会被缓存。
 *  因此，每个查询最终都会导致缓存未命中，而命中数据库，直接进行查库。

虽然乍一看这似乎微不足道，但**攻击者可以通过使用此类密钥启动大量搜索来尝试破坏你的数据库**。

为了解决这个问题，我们可以：

*  缓存过期时间较短的空结果。
 *  使用布隆过滤器。在查询数据库之前，应用程序在布隆过滤器中查找`key`，如果`key`不存在则立即返回。

## 缓存雪崩 ##

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当对数据库的请求突然激增时，就会发生**缓存雪崩**。

这发生在：

*  许多缓存数据同时过期。
 *  缓存服务宕机，所有请求都直接访问数据库。

数据库流量的突然激增可能会导致级联效应，并可能最终导致您的服务崩溃。

下面是一些常见的解决方案：

*  调整缓存键的过期时间，使它们不会同时过期。
 *  使用Refresh-ahead 策略异步刷新热数据，使其永不过期。
 *  使用缓存集群来避免单点故障。当主节点崩溃时，其中一个副本被提升为新的主节点。

## 总结 ##

虽然这些缓存问题起初看起来微不足道，但有时可能会对我们的下游客户端和依赖项产生级联效应。事先了解它们可以让我们设计一个更强大的系统，也可以简化我们的故障排除过程。

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