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淺談一下Redis的緩存穿透、擊穿和雪崩

更新時(shí)間：2023年08月01日 09:13:37 作者：IT小輝同學(xué)

這篇文章主要介紹了淺談一下Redis緩存穿透、擊穿和雪崩,緩存穿透是指在使用緩存系統(tǒng)時(shí)，頻繁查詢一個(gè)不存在于緩存中的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致這個(gè)查詢每次都要通過(guò)緩存層去查詢數(shù)據(jù)源，無(wú)法從緩存中獲得結(jié)果,需要的朋友可以參考下

緩存穿透

緩存穿透是指在使用緩存系統(tǒng)時(shí)，頻繁查詢一個(gè)不存在于緩存中的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致這個(gè)查詢每次都要通過(guò)緩存層去查詢數(shù)據(jù)源，無(wú)法從緩存中獲得結(jié)果。

這種情況下，大量的請(qǐng)求會(huì)直接穿透緩存層，直接訪問(wèn)數(shù)據(jù)源，從而增加了系統(tǒng)的負(fù)載，降低了系統(tǒng)的性能。

通常情況下，當(dāng)一個(gè)查詢發(fā)現(xiàn)所需數(shù)據(jù)不存在于緩存中時(shí)，它會(huì)從數(shù)據(jù)源中獲取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到緩存中，以便后續(xù)查詢可以直接從緩存中獲取數(shù)據(jù)。

然而，當(dāng)不斷查詢不存在于緩存中的數(shù)據(jù)時(shí)，緩存層會(huì)無(wú)法起到預(yù)期的性能提升作用，因?yàn)槊看尾樵兌急仨毴ピL問(wèn)數(shù)據(jù)源。

緩存穿透可能由惡意攻擊、系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題或數(shù)據(jù)變更等原因引起。

為了防止緩存穿透，可以在緩存層添加緩存不存在的數(shù)據(jù)的標(biāo)記，當(dāng)查詢到緩存中有這個(gè)標(biāo)記時(shí)，可以避免不必要的訪問(wèn)數(shù)據(jù)源，從而提高系統(tǒng)的性能。

另外，使用布隆過(guò)濾器等技術(shù)可以對(duì)查詢進(jìn)行預(yù)處理，過(guò)濾掉一些明顯不存在的查詢，進(jìn)一步減輕系統(tǒng)壓力。

緩存擊穿

緩存擊穿是指當(dāng)一個(gè)熱點(diǎn)數(shù)據(jù)在緩存中過(guò)期或被刪除時(shí)，同時(shí)有大量的并發(fā)請(qǐng)求訪問(wèn)該數(shù)據(jù)，導(dǎo)致這些請(qǐng)求都無(wú)法從緩存中獲取到數(shù)據(jù)，而需要直接從數(shù)據(jù)源中獲取。

這種情況下，大量的請(qǐng)求會(huì)直接訪問(wèn)數(shù)據(jù)源，給數(shù)據(jù)源帶來(lái)很大的壓力，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)源崩潰或性能下降。

在正常情況下，緩存會(huì)存儲(chǔ)常用的數(shù)據(jù)，以提高系統(tǒng)的性能和響應(yīng)速度。

當(dāng)一個(gè)查詢發(fā)現(xiàn)所需的數(shù)據(jù)不存在于緩存中時(shí)，它會(huì)從數(shù)據(jù)源中獲取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到緩存中，以便后續(xù)查詢可以直接從緩存中獲取數(shù)據(jù)。

然而，當(dāng)一個(gè)熱點(diǎn)數(shù)據(jù)在某一時(shí)刻過(guò)期或被刪除時(shí)，大量的請(qǐng)求會(huì)同時(shí)涌入，這些請(qǐng)求無(wú)法從緩存中獲取數(shù)據(jù)，導(dǎo)致緩存層無(wú)法起到預(yù)期的性能提升作用。

為了防止緩存擊穿，可以采取以下策略：

設(shè)置合適的緩存過(guò)期時(shí)間：確保緩存數(shù)據(jù)在合適的時(shí)間內(nèi)過(guò)期，避免在同一時(shí)間大量數(shù)據(jù)過(guò)期導(dǎo)致緩存擊穿。
使用互斥鎖或分布式鎖：當(dāng)緩存過(guò)期時(shí)，使用鎖機(jī)制保證只有一個(gè)請(qǐng)求可以從數(shù)據(jù)源中獲取數(shù)據(jù)，其他請(qǐng)求等待獲取到數(shù)據(jù)后再?gòu)木彺嬷蝎@取。
預(yù)加載熱點(diǎn)數(shù)據(jù)：在系統(tǒng)啟動(dòng)或數(shù)據(jù)源更新時(shí)，提前加載熱點(diǎn)數(shù)據(jù)到緩存中，避免在熱點(diǎn)數(shù)據(jù)過(guò)期時(shí)出現(xiàn)緩存擊穿。
使用高可用的緩存方案：使用多級(jí)緩存或分布式緩存系統(tǒng)，確保緩存的高可用性，避免單點(diǎn)故障導(dǎo)致緩存擊穿。

緩存雪崩

緩存雪崩指的是當(dāng)緩存系統(tǒng)中的大量數(shù)據(jù)同時(shí)失效或過(guò)期，導(dǎo)致大量的請(qǐng)求直接訪問(wèn)數(shù)據(jù)源，給數(shù)據(jù)源和系統(tǒng)帶來(lái)巨大的壓力，從而導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降甚至崩潰。

正常情況下，緩存系統(tǒng)會(huì)設(shè)置合理的過(guò)期時(shí)間，以使被緩存的數(shù)據(jù)在一段時(shí)間內(nèi)有效。

當(dāng)一個(gè)查詢發(fā)現(xiàn)所需數(shù)據(jù)不存在于緩存中時(shí)，它會(huì)從數(shù)據(jù)源中獲取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到緩存中，以便后續(xù)查詢可以直接從緩存中獲取數(shù)據(jù)。

然而，當(dāng)大量的緩存數(shù)據(jù)在同一時(shí)間失效或過(guò)期時(shí)，如果沒有有效的緩存更新機(jī)制，系統(tǒng)中的請(qǐng)求就會(huì)直接訪問(wèn)數(shù)據(jù)源。

由于大量請(qǐng)求同時(shí)涌入數(shù)據(jù)源，可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)源的性能下降、響應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)甚至崩潰。

這種情況下，系統(tǒng)會(huì)經(jīng)歷一段時(shí)間的高負(fù)載壓力，如同雪崩一般，被稱為緩存雪崩。

為了避免緩存雪崩，可以采取以下策略：

合理設(shè)置緩存的過(guò)期時(shí)間：緩存過(guò)期時(shí)間應(yīng)隨機(jī)分散，避免大量緩存在同一時(shí)間失效。
使用緩存的自動(dòng)過(guò)期機(jī)制：例如，使用Redis的過(guò)期機(jī)制，設(shè)置緩存的過(guò)期時(shí)間，并自動(dòng)更新緩存，避免過(guò)期數(shù)據(jù)的同時(shí)失效。
設(shè)置熱點(diǎn)數(shù)據(jù)的永久緩存或手動(dòng)刷新機(jī)制：重要的熱點(diǎn)數(shù)據(jù)可以設(shè)置為永久緩存，或者手動(dòng)進(jìn)行緩存更新，避免熱點(diǎn)數(shù)據(jù)過(guò)期導(dǎo)致緩存雪崩。
引入多級(jí)緩存：使用多級(jí)緩存，例如將熱點(diǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存緩存中，冷數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在持久化緩存或數(shù)據(jù)庫(kù)中，以降低緩存雪崩的風(fēng)險(xiǎn)。
監(jiān)控和預(yù)警機(jī)制：監(jiān)控緩存系統(tǒng)的狀態(tài)和性能，設(shè)置預(yù)警機(jī)制，在發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)及時(shí)采取措施，避免緩存雪崩的發(fā)生。

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