缓存雪崩缓存击穿缓存雪崩出现原因及解决方案

文章目录

缓存雪崩
- 出现原因一
- 解决方案
- - 方案一差异化设置过期时间
  - 方案二服务降级
  - 方案三不设置过期时间
- 出现原因二
- 解决方案
- - 方案一服务熔断
  - 方案二请求限流
  - 方案三 Redis构建高可靠集群
缓存击穿
- 解决方案
- - 方案一分布式锁
  - 方案二热点数据不设置过期时间
缓存穿透
- 出现原因
- 解决方案
- - 方案一设置缺省值
  - 方案二使用布隆过滤器过滤数据

缓存雪崩

大量的应用请求无法在Redis缓存中进行处理，紧接着应用将大量请求发送到数据库层，导致数据库层的压力激增

缓存雪崩一般有两个原因导致，解决方案也有所不同

出现原因一

缓存中有大量Key同时过期，导致大量请求无法得到处理，大量数据需要回源数据库

解决方案

方案一差异化设置过期时间

差异化缓存过期时间，不要让大量的 Key 在同一时间过期。比如，在初始化缓存的时候，给这些数据的过期时间增加一个较小的随机数，这样一来不同数据的过期时间有所差别又差别不大，即避免了大量数据同时过期又能保证这些数据在相近的时间失效

方案二服务降级

允许核心业务访问数据库，非核心业务直接返回预定义的信息

方案三不设置过期时间

初始化缓存数据的时候设置缓存永不过期，然后启动一个后台线程 30 秒一次定时把所有数据更新到缓存，而且通过适当的休眠，控制从数据库更新数据的频率，降低数据库压力。

出现原因二

Redis实例发生故障宕机，无法处理请求，就会导致大量请求积压到数据库层

解决方案

方案一服务熔断

暂停业务应用对缓存服务的访问，从而降低对数据库的压力

方案二请求限流

控制每秒进入应用程序的请求数，避免过多的请求被发到数据库

方案三 Redis构建高可靠集群

通过主从节点的方式构建Redis高可靠集群。可以保证在Redis主节点故障宕机时，从节点切换到主节点，继续提供服务，避免由于缓存实例宕机导致缓存雪崩

缓存击穿

热点数据在某一时刻过期了，可能会导致随之而来的大量的并发请求直接打到数据库，导致数据库压力激增。

解决方案

方案一分布式锁

采用锁机制控制打到数据库的请求，读取数据后将其写回到缓存，保证了其他线程可以命中缓存。

//伪代码
加锁成功;
result=redis.getKey(X);
if(result==null){result=db.getData(X);redis.setData(X,result);
}
释放锁;

方案二热点数据不设置过期时间

缓存穿透

客户端请求了一个业务程序中不存在的数据，即要访问的数据既不在Redis缓存中，也不在数据库中。导致每次类似的请求，都会先从Redis–>数据库去查数据，最终也无果。

当存在大量请求这样访问时，会同时给缓存和数据库带来很大压力。

出现原因

1、误操作导致：缓存中的数据和数据库中的数据都被误删了

2、恶意攻击：专门访问数据库中不存在的数据

解决方案

方案一设置缺省值

比如当请求id=1000的用户数据时，在数据库中找不到该条数据，则将NONE这样具有特殊含义的字符串设置到缓存中，后续客户端再请求该数据时，可以直接命中缓存，不再访问数据库。

但是这样有个问题，如果客户端访问大量的不同的数据，那这些大量无效的数据可能会占满缓存

方案二使用布隆过滤器过滤数据

布隆过滤器由一个初值都为 0 的 bit 数组和 N 个哈希函数组成，可以用来快速判断某个数据是否存在。

工作原理

1、使用 N 个哈希函数，分别计算这个数据的哈希值，得到 N 个哈希值

2、把这 N 个哈希值对 bit 数组的长度取模，得到每个哈希值在数组中的对应位置。

3、标记数据，把对应位置的 bit 位设置为 1

如果数据不存在，那布隆过滤器中bit数组对应的bit位的值为0.

过滤规则：

当一个元素需要被检索时，使用N个哈希函数对该元素求得哈希值，并定位到bit数组中。如果发现对应位置处bit位有任何一个0，就说明这个元素不存在于布隆过滤器；当bit位都是1，说明这个元素可能存在于布隆过滤器(这里说可能，是因为不同元素经过哈希运算可能得到相同的哈希值)

像Guava、Redisson 都有布隆过滤器的实现。

我们只需要初始化布隆过滤器，即将数据添加到布隆过滤器中。然后借助布隆过滤器去判断元素是否存在

参考文献
Redis核心技术与实战