Redis中緩存雪崩、緩存穿透等問題的解決方案
緩存雪崩
緩存雪崩是指緩存同一時間大面積的失效，所以，后面的請求都會落到數(shù)據(jù)庫上，造成數(shù)據(jù)庫短時間內(nèi)承受大量請求而崩掉。
解決方案
緩存數(shù)據(jù)的過期時間設(shè)置隨機(jī)，防止同一時間大量數(shù)據(jù)過期現(xiàn)象發(fā)生。
一般并發(fā)量不是特別多的時候，使用最多的解決方案是加鎖排隊(duì)。
給每一個緩存數(shù)據(jù)增加相應(yīng)的緩存標(biāo)記，記錄緩存的是否失效，如果緩存標(biāo)記失效，則更新數(shù)據(jù)緩存。
緩存穿透
緩存穿透是指緩存和數(shù)據(jù)庫中都沒有的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致所有的請求都落到數(shù)據(jù)庫上，造成數(shù)據(jù)庫短時間內(nèi)承受大量請求而崩掉。
解決方案
接口層增加校驗(yàn)，如用戶鑒權(quán)校驗(yàn)，id做基礎(chǔ)校驗(yàn)，id<=0的直接攔截；
從緩存取不到的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)庫中也沒有取到，這時也可以將key-value對寫為key-null，緩存有效時間可以設(shè)置短點(diǎn)，如30秒（設(shè)置太長會導(dǎo)致正常情況也沒法使用）。這樣可以防止攻擊用戶反復(fù)用同一個id暴力攻擊
采用布隆過濾器，將所有可能存在的數(shù)據(jù)哈希到一個足夠大的 bitmap 中，一個一定不存在的數(shù)據(jù)會被這個 bitmap 攔截掉，從而避免了對底層存儲系統(tǒng)的查詢壓力
附加
對于空間的利用到達(dá)了一種極致，那就是Bitmap和布隆過濾器(Bloom Filter)。
Bitmap：典型的就是哈希表
缺點(diǎn)是，Bitmap對于每個元素只能記錄1bit信息，如果還想完成額外的功能，恐怕只能靠犧牲更多的空間、時間來完成了。
布隆過濾器（推薦）
就是引入了k(k>1)k(k>1)個相互獨(dú)立的哈希函數(shù)，保證在給定的空間、誤判率下，完成元素判重的過程。
它的優(yōu)點(diǎn)是空間效率和查詢時間都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般的算法，缺點(diǎn)是有一定的誤識別率和刪除困難。
Bloom-Filter算法的核心思想就是利用多個不同的Hash函數(shù)來解決“沖突”。
Hash存在一個沖突（碰撞）的問題，用同一個Hash得到的兩個URL的值有可能相同。為了減少沖突，我們可以多引入幾個Hash，如果通過其中的一個Hash值我們得出某元素不在集合中，那么該元素肯定不在集合中。只有在所有的Hash函數(shù)告訴我們該元素在集合中時，才能確定該元素存在于集合中。這便是Bloom-Filter的基本思想。
Bloom-Filter一般用于在大數(shù)據(jù)量的集合中判定某元素是否存在。
緩存擊穿
緩存擊穿是指緩存中沒有但數(shù)據(jù)庫中有的數(shù)據(jù)（一般是緩存時間到期），這時由于并發(fā)用戶特別多，同時讀緩存沒讀到數(shù)據(jù)，又同時去數(shù)據(jù)庫去取數(shù)據(jù)，引起數(shù)據(jù)庫壓力瞬間增大，造成過大壓力。和緩存雪崩不同的是，緩存擊穿指并發(fā)查同一條數(shù)據(jù)，緩存雪崩是不同數(shù)據(jù)都過期了，很多數(shù)據(jù)都查不到從而查數(shù)據(jù)庫。
解決方案
設(shè)置熱點(diǎn)數(shù)據(jù)永遠(yuǎn)不過期。
加互斥鎖，互斥鎖
緩存預(yù)熱
緩存預(yù)熱就是系統(tǒng)上線后，將相關(guān)的緩存數(shù)據(jù)直接加載到緩存系統(tǒng)。這樣就可以避免在用戶請求的時候，先查詢數(shù)據(jù)庫，然后再將數(shù)據(jù)緩存的問題！用戶直接查詢事先被預(yù)熱的緩存數(shù)據(jù)！
解決方案
直接寫個緩存刷新頁面，上線時手工操作一下；
數(shù)據(jù)量不大，可以在項(xiàng)目啟動的時候自動進(jìn)行加載；
定時刷新緩存；
緩存降級
當(dāng)訪問量劇增、服務(wù)出現(xiàn)問題（如響應(yīng)時間慢或不響應(yīng)）或非核心服務(wù)影響到核心流程的性能時，仍然需要保證服務(wù)還是可用的，即使是有損服務(wù)。系統(tǒng)可以根據(jù)一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行自動降級，也可以配置開關(guān)實(shí)現(xiàn)人工降級。
緩存降級的最終目的是保證核心服務(wù)可用，即使是有損的。而且有些服務(wù)是無法降級的（如加入購物車、結(jié)算）。
在進(jìn)行降級之前要對系統(tǒng)進(jìn)行梳理，看看系統(tǒng)是不是可以丟卒保帥；從而梳理出哪些必須誓死保護(hù)，哪些可降級；比如可以參考日志級別設(shè)置預(yù)案：
一般：比如有些服務(wù)偶爾因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)抖動或者服務(wù)正在上線而超時，可以自動降級；
警告：有些服務(wù)在一段時間內(nèi)成功率有波動（如在95~100%之間），可以自動降級或人工降級，并發(fā)送告警；
錯誤：比如可用率低于90%，或者數(shù)據(jù)庫連接池被打爆了，或者訪問量突然猛增到系統(tǒng)能承受的最大閥值，此時可以根據(jù)情況自動降級或者人工降級；
嚴(yán)重錯誤：比如因?yàn)樘厥庠驍?shù)據(jù)錯誤了，此時需要緊急人工降級。
服務(wù)降級的目的，是為了防止Redis服務(wù)故障，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫跟著一起發(fā)生雪崩問題。因此，對于不重要的緩存數(shù)據(jù)，可以采取服務(wù)降級策略，例如一個比較常見的做法就是，Redis出現(xiàn)問題，不去數(shù)據(jù)庫查詢，而是直接返回默認(rèn)值給用戶。
熱點(diǎn)數(shù)據(jù)和冷數(shù)據(jù)
熱點(diǎn)數(shù)據(jù)，緩存才有價值
對于冷數(shù)據(jù)而言，大部分?jǐn)?shù)據(jù)可能還沒有再次訪問到就已經(jīng)被擠出內(nèi)存，不僅占用內(nèi)存，而且價值不大。頻繁修改的數(shù)據(jù)，看情況考慮使用緩存
對于熱點(diǎn)數(shù)據(jù)，比如我們的某IM產(chǎn)品，生日祝福模塊，當(dāng)天的壽星列表，緩存以后可能讀取數(shù)十萬次。再舉個例子，某導(dǎo)航產(chǎn)品，我們將導(dǎo)航信息，緩存以后可能讀取數(shù)百萬次。
數(shù)據(jù)更新前至少讀取兩次，緩存才有意義。這個是最基本的策略，如果緩存還沒有起作用就失效了，那就沒有太大價值了。
那存不存在，修改頻率很高，但是又不得不考慮緩存的場景呢？有！比如，這個讀取接口對數(shù)據(jù)庫的壓力很大，但是又是熱點(diǎn)數(shù)據(jù)，這個時候就需要考慮通過緩存手段，減少數(shù)據(jù)庫的壓力，比如我們的某助手產(chǎn)品的，點(diǎn)贊數(shù)，收藏數(shù)，分享數(shù)等是非常典型的熱點(diǎn)數(shù)據(jù)，但是又不斷變化，此時就需要將數(shù)據(jù)同步保存到Redis緩存，減少數(shù)據(jù)庫壓力。
緩存熱點(diǎn)key
緩存中的一個Key(比如一個促銷商品)，在某個時間點(diǎn)過期的時候，恰好在這個時間點(diǎn)對這個Key有大量的并發(fā)請求過來，這些請求發(fā)現(xiàn)緩存過期一般都會從后端DB加載數(shù)據(jù)并回設(shè)到緩存，這個時候大并發(fā)的請求可能會瞬間把后端DB壓垮。
解決方案
對緩存查詢加鎖，如果KEY不存在，就加鎖，然后查DB入緩存，然后解鎖；其他進(jìn)程如果發(fā)現(xiàn)有鎖就等待，然后等解鎖后返回數(shù)據(jù)或者進(jìn)入DB查詢
往日精選文章