缓存失效问题-redis分布式锁的实现

我会带着你远行 2023-10-14 14:41 15阅读 0赞

**目录**

一、缓存穿透

二、缓存雪崩

三、缓存击穿

本地锁

分布式锁-使用redis存储key

阶段一

阶段二

阶段三

阶段四

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## **一、缓存穿透**  ##

**缓存穿透** 是指 **查询一个一定不存在的数据** ，由于缓存是不命中，将去查询数据库，但是数据库也无此记录，我们没有将这次查询的 null  写入缓存，这将导致这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。

**在流量大时** ，可能  DB  就挂掉了，要是有人利用不存在的  key  频繁攻击我们的应用，这就是漏洞。

解决：

缓存空结果、并且设置短的过期时间。

## 二、**缓存雪崩** ##

缓存雪崩是指在我们设置缓存时采用了相同的过期时间，导致缓存在某一时刻同时失效，请求全部转发到 DB ， DB  瞬时压力过重雪崩。

解决：

**原有的失效时间基础上增加一个随机值** ，比如  1-5  分钟随机，这样每一个缓存的过期时间的重复率就会降低，就很难引发集体失效的事件。

## **三、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。

这个时候，需要考虑一个问题：如果这个  key  在大量请求同时进来前正好失效，那么所有对这个 key  的数据查询都落到  db ，我们称为缓存击穿。

解决：

加锁，大量并发只让一个去查，其他人等待，查到以后释放锁，其他人获取到锁，先查缓存，就会有数据，不用去db

缓存

本地锁：synchronized，JUC(Lock)，在分布式情况下，想要锁住所有的分布式服务，必须使用分布式锁

### 本地锁 ###

本地锁流程如下：

// 本地锁
            synchronized (this) {
                // 查询数据库前先再查一次缓存
                ......
                System.out.println("查询了数据库");
                // 查询数据库的业务
                ......
    
                // 在放开锁之前放入redis，因为存放进redis也是一次网络交互，如果放在锁外面也需要时间（此时可能被别的线程乘虚而入又查询数据库）
                ......
            }

本地锁流程图如下：

![2792013a8ea8477980828a899b6f67aa.png][]

### 分布式锁-使用redis存储key ###

锁即是lock，每次都往redis中存储key---使用setnu(原子操作)，如果存放成功，那么就是拿到锁了

#### 阶段一 ####

![5097cedac80d49f2b37a3678c9eeffcc.png][]

![fbf46316bda0419aa977a6bafa7ae965.png][]

问题：

1 、 setnx 占好了位，业务代码异常或者程序在页面过程中宕机。没有执行删除锁逻辑，这就造成了**死锁**

解决：

设置锁的自动过期，即使没有删除，会自动删除

#### 阶段二 ####

![016f923c696a482bbf546adfcff68264.png][]

![b407bd2502be4f378d1bfce6f387fe2e.png][]

问题：

1 、 setnx 设置好，正要去设置过期时间，宕机。又死锁了。

解决：

设置过期时间和占位必须是原子的。 redis 支持使用 setnx ex命令（占位的同时设置过期时间）

#### 阶段三 ####

![4e68a865f05b43eb8c65f5b7835f2c45.png][]

![3950ddeaf3fe43e88eb7d8175ac277d8.png][]

问题：

1 、删除锁直接删除？？？

如果由于业务时间很长，锁自己过期了，我们直接删除，有可能把别人正在持有的锁删除了。

解决：

占锁的时候，值指定为 uuid ，每个人匹配是自己的锁才删除

#### 阶段四 ####

![c7863b8efc484b289cf3b43f1c119e4e.png][]

![7a3878517c6c4c7e90ae805d0a4aab5c.png][]

问题：

1 、如果正好判断是当前值，正要删除锁的时候，锁已经过期，别人已经设置到了新的值。那么我们删除的是别人的锁

解决：

删除锁必须保证原子性。使用 redis+Lua 脚本完成

最终版本：

1、每个线程存放的锁要有自己的标识（uuid等）

2、占锁时存放和设置时间需要是原子性的（EX NX）

3、删锁时判断是否是自己的锁和删除操作需要是原子性的（LUA脚本，脚本一起成功或者一起失败）

// TODO 本地锁：synchronized，JUC(Lock)，在分布式情况下，想要锁住所有的分布式服务，必须使用分布式锁
    
            // 分布式锁 redis存lock Key来实现
            // 先去redis占坑
            String uuid = UUID.randomUUID().toString();
            Boolean lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", uuid, 300, TimeUnit.SECONDS);
            if (lock) {
                Map<String, List<Catelog2Vo>> result ;
                //占坑成功
                try {
                    result = getDataFromDb();
                } finally {
                    String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
                    // 删除key
                    Long lock1 = redisTemplate.execute(new DefaultRedisScript<Long>(script, Long.class),
                            Arrays.asList("lock"), uuid);
                }
                return result;
            } else {
                // 加锁失败  重试
                // 这里也可休眠一段时间
                return getCatelogJsonFromDBWithRedisLock(); //采用自旋的方式
            }

###  ###

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