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淺談一下Redis的緩存穿透、擊穿和雪崩

更新時間：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，頻繁查詢一個不存在于緩存中的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致這個查詢每次都要通過緩存層去查詢數(shù)據(jù)源，無法從緩存中獲得結(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，頻繁查詢一個不存在于緩存中的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致這個查詢每次都要通過緩存層去查詢數(shù)據(jù)源，無法從緩存中獲得結(jié)果。

這種情況下，大量的請求會直接穿透緩存層，直接訪問數(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)一個查詢發(fā)現(xiàn)所需數(shù)據(jù)不存在于緩存中時，它會從數(shù)據(jù)源中獲取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存儲到緩存中，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，緩存層會無法起到預(yù)期的性能提升作用，因為每次查詢都必須去訪問數(shù)據(jù)源。

緩存穿透可能由惡意攻擊、系統(tǒng)設(shè)計問題或數(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標(biāo)記時，可以避免不必要的訪問數(shù)據(jù)源，從而提高系統(tǒng)的性能。

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

緩存擊穿是指當(dāng)一個熱點數(shù)據(jù)在緩存中過期或被刪除時，同時有大量的并發(fā)請求訪問該數(shù)據(jù)，導(dǎo)致這些請求都無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，大量的請求會直接訪問數(shù)據(jù)源，給數(shù)據(jù)源帶來很大的壓力，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)源崩潰或性能下降。

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

當(dāng)一個查詢發(fā)現(xiàn)所需的數(shù)據(jù)不存在于緩存中時，它會從數(shù)據(jù)源中獲取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存儲到緩存中，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)一個熱點數(shù)據(jù)在某一時刻過期或被刪除時，大量的請求會同時涌入，這些請求無法從緩存中獲取數(shù)據(jù)，導(dǎo)致緩存層無法起到預(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)置合適的緩存過期時間：確保緩存數(shù)據(jù)在合適的時間內(nèi)過期，避免在同一時間大量數(shù)據(jù)過期導(dǎo)致緩存擊穿。
使用互斥鎖或分布式鎖：當(dāng)緩存過期時，使用鎖機制保證只有一個請求可以從數(shù)據(jù)源中獲取數(shù)據(jù)，其他請求等待獲取到數(shù)據(jù)后再從緩存中獲取。
預(yù)加載熱點數(shù)據(jù)：在系統(tǒng)啟動或數(shù)據(jù)源更新時，提前加載熱點數(shù)據(jù)到緩存中，避免在熱點數(shù)據(jù)過期時出現(xiàn)緩存擊穿。
使用高可用的緩存方案：使用多級緩存或分布式緩存系統(tǒng)，確保緩存的高可用性，避免單點故障導(dǎo)致緩存擊穿。

緩存雪崩指的是當(dāng)緩存系統(tǒng)中的大量數(shù)據(jù)同時失效或過期，導(dǎo)致大量的請求直接訪問數(shù)據(jù)源，給數(shù)據(jù)源和系統(tǒng)帶來巨大的壓力，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)會設(shè)置合理的過期時間，以使被緩存的數(shù)據(jù)在一段時間內(nèi)有效。

當(dāng)一個查詢發(fā)現(xiàn)所需數(shù)據(jù)不存在于緩存中時，它會從數(shù)據(jù)源中獲取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存儲到緩存中，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)在同一時間失效或過期時，如果沒有有效的緩存更新機制，系統(tǒng)中的請求就會直接訪問數(shù)據(jù)源。

由于大量請求同時涌入數(shù)據(jù)源，可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)源的性能下降、響應(yīng)時間延長甚至崩潰。

這種情況下，系統(tǒng)會經(jīng)歷一段時間的高負(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)置緩存的過期時間：緩存過期時間應(yīng)隨機分散，避免大量緩存在同一時間失效。
使用緩存的自動過期機制：例如，使用Redis的過期機制，設(shè)置緩存的過期時間，并自動更新緩存，避免過期數(shù)據(jù)的同時失效。
設(shè)置熱點數(shù)據(jù)的永久緩存或手動刷新機制：重要的熱點數(shù)據(jù)可以設(shè)置為永久緩存，或者手動進(jìn)行緩存更新，避免熱點數(shù)據(jù)過期導(dǎo)致緩存雪崩。
引入多級緩存：使用多級緩存，例如將熱點數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)存緩存中，冷數(shù)據(jù)存儲在持久化緩存或數(shù)據(jù)庫中，以降低緩存雪崩的風(fēng)險。
監(jiān)控和預(yù)警機制：監(jiān)控緩存系統(tǒng)的狀態(tài)和性能，設(shè)置預(yù)警機制，在發(fā)現(xiàn)異常情況時及時采取措施，避免緩存雪崩的發(fā)生。

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