Redis系列（六）Redis的缓存穿透、缓存击穿和缓存雪崩

Z时代
2024-01-10
分类：综合

database

NoSQL 开发中或多或少都会用到，也是面试必问知识点。最近这几天的面试每一场都问到了。但是感觉回答的并不好，还有很多需要梳理的知识点。这里通过几篇 Redis 笔记整个梳理一遍，后面再加上面试题。

Redis 系列：

1. Redis系列（一）Redis入门

2. Redis系列（二）Redis的8种数据类型

3. Redis系列（三）Redis的事务和Spring Boot整合

4. Redis系列（四）Redis配置文件和持久化

5. Redis系列（五）发布订阅模式、主从复制和哨兵模式

6. Redis系列（六）Redis 的缓存穿透、缓存击穿和缓存雪崩

7. Redis命令参考

Redis 系列：

Redis系列（一）Redis入门

Redis系列（二）Redis的8种数据类型

Redis系列（三）Redis的事务和Spring Boot整合

Redis系列（四）Redis配置文件和持久化

Redis系列（五）发布订阅模式、主从复制和哨兵模式

Redis系列（六）Redis 的缓存穿透、缓存击穿和缓存雪崩

Redis命令参考

redis可能的问题">1、Redis可能的问题

Redis 缓存的使用，极大的提升了应用程序的性能和效率，特别是数据查询方面。但同时，它也带了一些问题。其中，最要害的是问题，就是数据一致性的问题，从严格意义上讲，这个问题无解。如果对数据的一致性要求很高，那么久不能使用缓存。

另外一些典型的问题就是，缓存穿透、缓存雪崩缓存击穿，目前，是业界也都有比较流行的解决方案。

2、缓存穿透（查不到数据导致）

缓存穿透的概念简单，用户想要查询一个数据，发现 Redis 内存数据库没有，也就是缓存没有命中。于是向持久层数据库查询。发现也没有，于是本次查询失败。当用户很多的时候，缓存都没有命中，于是都去请求了持久层数据库。这给持久层数据库造成很大的压力，这时候就相当于出现了缓存穿透。

解决方案：

1、布隆过滤器

布隆过滤器是一种数据结构，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。

2、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，同步会同步一个过期时间，之后再访问这个数据将会从存储中获取，保护了后端数据源。

但是这种方法会存在两个问题：

1、如果控制能够被缓存起来，这就意味着缓存需要更多的空间存储，因为这当中可能会有很多的空值的键；

2、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。

2、缓存击穿（请求太多，缓存过期）

这里需要注意和缓存穿透的区别。缓存击穿，是指一个 key 非常热点，在不停的扛着大并发，大并发集中对这一个点进行访问，当这个 key 在失效的瞬间，持续的大并发就穿破缓存，直接请求数据库，就像在一个屏障上凿开了一个洞。

当某个 key 在过期的瞬间，有大量的请求并发访问，这类数据一般是热点数据，由于缓存过期，会同时访问数据库来查询最新的数据，并回写缓存，会导致数据库瞬间压力过大。

解决方案：

1、设置热点数据永不过期

从缓存层来看，没有设置过期时间，所以不会出现热点 key 过期后产生的问题。

2、加互斥锁

分布式锁：使用分布式锁，保证对于每个 key 同时只有一个线程去查询后端服务，其他线程没有获得分布式锁的权限，因此只需要等待即可。这种方式将高并发的压力转移到了分布式锁，因对分布式锁的考验很大。

3、缓存雪崩

缓存雪崩，是指在某一个时间段，缓存集中过期失效。

产生雪崩的原因之一，比如马上就要双十二零点，，很快就会有一波抢购，这波商品时间比较集中的放在了缓存，假设缓存一个小时。那么到了凌晨一点钟的时候，这批商品的缓存就都会过期了。而对这批商品的访问查询，都落到数据库上，对于数据库而言，就会产生周期性的压力波峰。于是所有的请求都会到达存储层，存储层的调用量会暴增，造成存储层也回掉的情况。

其实集中时期，倒不是非常致命，比较致命的缓存雪崩，是缓存服务器某个节点宕机或者断网。因为自然形成的缓存雪崩，一定是某个时间段中创建缓存，这个时候也是可以顶住压力的。无非就是对数据库产生周期性的压力而已。而缓存服务节点的宕机，对于数据库服务器的压力是不可预的，很有可能瞬间就把数据库压垮。