Redis緩存穿透和緩存雪崩的概念是什么

一、緩存穿透

1、概念

緩存穿透的概念很簡單，用戶想要查詢一個數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)redis內(nèi)存數(shù)據(jù)庫沒有，也就是緩存沒有命中，于是向持久層數(shù)據(jù)庫查詢。發(fā)現(xiàn)也沒有，于是本次查詢失敗。當(dāng)用戶很多的時候，緩存都沒有命中，于是都去請求了持久層數(shù)據(jù)庫。這會給持久層數(shù)據(jù)庫造成很大的壓力，這時候就相當(dāng)于出現(xiàn)了緩存穿透。

這里需要注意和緩存擊穿的區(qū)別，緩存擊穿，是指一個key非常熱點(diǎn)，在不停的扛著大并發(fā)，大并發(fā)集中對這一個點(diǎn)進(jìn)行訪問，當(dāng)這個key在失效的瞬間，持續(xù)的大并發(fā)就穿破緩存，直接請求數(shù)據(jù)庫，就像在一個屏障上鑿開了一個洞。

為了避免緩存穿透其實(shí)有很多種解決方案。下面介紹幾種。

2、解決方案

（1）布隆過濾器

布隆過濾器是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，垃圾網(wǎng)站和正常網(wǎng)站加起來全世界據(jù)統(tǒng)計也有幾十億個。網(wǎng)警要過濾這些垃圾網(wǎng)站，總不能到數(shù)據(jù)庫里面一個一個去比較吧，這就可以使用布隆過濾器。假設(shè)我們存儲一億個垃圾網(wǎng)站地址。

可以先有一億個二進(jìn)制比特，然后網(wǎng)警用八個不同的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器（F1,F2, …,F8） 產(chǎn)生八個信息指紋（f1, f2, …, f8）。接下來用一個隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器 G 把這八個信息指紋映射到 1 到1億中的八個自然數(shù) g1, g2, …,g8。最后把這八個位置的二進(jìn)制全部設(shè)置為一。過程如下：

有一天網(wǎng)警查到了一個可疑的網(wǎng)站，想判斷一下是否是XX網(wǎng)站，首先將可疑網(wǎng)站通過哈希映射到1億個比特位數(shù)組上的8個點(diǎn)。如果8個點(diǎn)的其中有一個點(diǎn)不為1，則可以判斷該元素一定不存在集合中。

那這個布隆過濾器是如何解決redis中的緩存穿透呢？很簡單首先也是對所有可能查詢的參數(shù)以hash形式存儲，當(dāng)用戶想要查詢的時候，使用布隆過濾器發(fā)現(xiàn)不在集合中，就直接丟棄，不再對持久層查詢。

這個形式很簡單。

2、緩存空對象

當(dāng)存儲層不命中后，即使返回的空對象也將其緩存起來，同時會設(shè)置一個過期時間，之后再訪問這個數(shù)據(jù)將會從緩存中獲取，保護(hù)了后端數(shù)據(jù)源

但是這種方法會存在兩個問題：

1. 如果空值能夠被緩存起來，這就意味著緩存需要更多的空間存儲更多的鍵，因?yàn)檫@當(dāng)中可能會有很多的空值的鍵；

2. 即使對空值設(shè)置了過期時間，還是會存在緩存層和存儲層的數(shù)據(jù)會有一段時間窗口的不一致，這對于需要保持一致性的業(yè)務(wù)會有影響。

二、緩存雪崩

1、概念

緩存雪崩是指，緩存層出現(xiàn)了錯誤，不能正常工作了。于是所有的請求都會達(dá)到存儲層，存儲層的調(diào)用量會暴增，造成存儲層也會掛掉的情況。

2、解決方案

（1）redis高可用

這個思想的含義是，既然redis有可能掛掉，那我多增設(shè)幾臺redis，這樣一臺掛掉之后其他的還可以繼續(xù)工作，其實(shí)就是搭建的集群。

（2）限流降級

這個解決方案的思想是，在緩存失效后，通過加鎖或者隊列來控制讀數(shù)據(jù)庫寫緩存的線程數(shù)量。比如對某個key只允許一個線程查詢數(shù)據(jù)和寫緩存，其他線程等待。

（3）數(shù)據(jù)預(yù)熱

數(shù)據(jù)加熱的含義就是在正式部署之前，我先把可能的數(shù)據(jù)先預(yù)先訪問一遍，這樣部分可能大量訪問的數(shù)據(jù)就會加載到緩存中。在即將發(fā)生大并發(fā)訪問前手動觸發(fā)加載緩存不同的key，設(shè)置不同的過期時間，讓緩存失效的時間點(diǎn)盡量均勻。