Redis缓存穿透、缓存击穿和缓存雪崩

缓存穿透(没查到引起)

缓存穿透其实就是用户想要查询一个数据,发现redis内存数据库中没有,也就是缓存没有命中,然后就向持久层数据库查询,发现也没有要查询的信息,于是就查询失败。当用户很多的额时候,缓存都没有命中,于是都去请求数据库,这会给数据库很大的压力,于是就出现了缓存穿透。

解决方案:

1、布隆过滤器
布隆过滤器(Bloom Filter)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。

2、缓存空对象

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,保护后端数据源。

这两个方法存在的问题:

  1. 如果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。
  2. 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段时间窗口不一致,这对于需要保持一致性的事务会有影响。

缓存击穿(量太大,缓存过期)

缓存击穿是指一个key非常热点,在不停的扛着大并发,大并发集中对着一个点进行访问,当这个key在失效的瞬间,持续的大并发就会穿破缓存,之间请求数据库,就像多个子弹在一个屏障上凿开了一个洞。

解决方案:

1、设置热点数据永不过期,从缓存层面上看,没有设置过期时间,所以不会出现热点key过期后产生的问题。

2、加互斥锁

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,因此只需等待即可。这种方式将高并发的压力转移到了分布式锁,所以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,缓存集中过期失效,Redis宕机。

其中一种是缓存过期后,对数据库的压力暴增,最后导致雪崩。

集中过期不是非常致命,最致命的是缓存服务器某个节点宕机或断网。因为自然形成的缓存雪崩,一定是在某个时间段集中创建缓存,这个时候,数据库是可以顶住压力的,但缓存服务节点宕机,对数据库服务器造成的压力是不可预知的。

解决方案:

1、redis高可用:

既然redistribution可能会宕机,就多增几台redis,这样一台挂掉后其他的还阔以继续工作,其实就是搭建集群。

2、限流降级:

在缓存失效后,通过加锁或者队列来控制读数据写缓存的线程数量。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。

3、数据预热:

在正式部署之前,把有可能访问的数据预先访问一遍,这样部分可能大量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减量均匀。

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