Redis缓存穿透以及击穿和雪崩

2023年 10月 14日 28.0k 0

系列文章目录

(一)Redis(windows+Linux)安装及入门教程 - 掘金 (juejin.cn)

(二)Redis中的五大数据类型 - 掘金 (juejin.cn)

(三)Redis中的三种特殊类型 - 掘金 (juejin.cn)

(四)Redis实现乐观锁 - 掘金 (juejin.cn)

(五)SpringBoot整合Redis详细教程 - 掘金 (juejin.cn)

(六)Redis配置文件详解以及持久化和订阅发布 - 掘金 (juejin.cn)

(七)Redis集群详解 - 掘金 (juejin.cn)

前言

本文是Redis系列的最后一篇,从第一篇到本篇,涵盖了redis大部分的基础知识,本人也是通过在网络上学习(B站遇见狂神说)来整理出的这些笔记,如有错误可以在评论区讨论,如果喜欢可以收藏+点赞+关注( ̄︶ ̄)↗ 

缓存穿透🥠

概念

缓存穿透的概念很简单,用户想要查询一个数据,发现redis 内存数据库没有,也就是缓有没有命中,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(秒杀),于是都去请求了持久层数据库。这会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。

缓存穿透

如果恶意攻击者通过请求不存在的key,发起大量请求,将会对数据库造成很大的压力,甚至使数据库崩溃。

解决方案

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;

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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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缓存空对象这种方法有两种问题:

  • 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。
  • 缓存击穿🥗

    概述

    这里需要注意和缓存击穿的区别,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数据,并且回写缓存,会导使数据库瞬间压力过大。

    解决方案

    设置热点数据永不过期

    从缓存层面来看,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。

    加互斥锁

    互斥锁是通过在第一个线程到达时获取互斥锁,后续的线程在尝试获取互斥锁时将会失败,然后进行休眠重试。直到第一个线程缓存重建成功后,释放互斥锁,这时其余线程在重试过程中就可以查询缓存并命中重建数据。

    缓存雪崩🥫

    概念

    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,比如在写本文的时候,马上就要到双十二零点,很快就会迎来一波抢购,这波商品时间比较集中的放入了缓存,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过期了。而对这批商品的访问查询,都落到了数据库上,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。

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    其实集中过期,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断网。因为自然形成的缓存雪崩,一定是在某个时间段集中创建缓存,这个时候,数据库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,对数据库服务器造成的压力是不可预知的,很有可能瞬间就把数据库压垮。

    解决方案

    redis高可用

    这个思想的含义是,既然redis有可能挂掉,那我多增设几台redis,这样一台挂掉之后其他的还可以继续工作,其实就是搭建的集群。

    限流降级

    这个解决方案的思想是,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

    数据加热的含义就是在正式部署之前,我先把可能的数据先预先访问一遍,这样部分可能大量访问的数据就会加裁到缓存中。在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。

    参考资料

    狂神说JavaRedis最新超详细版教程通俗易懂_哔哩哔哩_bilibili

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