redis缓存穿透及雪崩

什么是缓存穿透?(查不到)

缓存穿透是指,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中查询,发现也没有,于是本次查询失败。当用户请求很多的时候,缓存都没有命中(如秒杀场景!),于是都去请求了持久层数据库。这会给持久数据库造成很大压力,这时候就相当于出现了缓存穿透。


缓存穿透.png

解决方案

  • 布隆过滤器(Bloom Filter)

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。


Bloom Filter.png
  • 缓存空对象(Cache Null)

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。


Cache Null.png

利用缓存空对象方式处理所存在的问题:

  • 若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点时间窗口上的不一致,这对于需要保持数据一直性的业务会有一定影响。

缓存击穿(量太大,缓存过期)

缓存击穿是指一个key非常热点,在不停地扛着大并发,大并发集中对这个点进行访问,当这个key失效的瞬间,持续的大并发就会击穿缓存,直接请求数据库,就像是再屏幕上凿开了一个洞。

当某个key在过期的瞬间,有大量请求并发访问,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,会导致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,没有对热点key设置过期时间,所以不会出现热点key过期后所产生的问题。

  • 加互斥锁(setnx)

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,因此对分布式锁的考验很大。

缓存雪崩

缓存雪崩是指,在某一个时间段,缓存集体失效。Redis宕机!

解决方案

  • Redis HA

既然redis可能发生宕机,那不如多部署几台,搭建redis集群,实现异地多活!

  • 限流降级

在缓存失效后,通过加锁或队列来控制读数据库和写缓存的线程数量。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

在正式部署之前,我们可以先把可能的数据预先访问一遍,这样部分可能大量被访问的数据就会加载到缓存中。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。

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