Redis缓存问题-缓存雪崩缓存击穿缓存穿透

Posted 2021-04-23 程序媛和她的猫

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Redis缓存问题-缓存雪崩缓存击穿缓存穿透相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

一、缓存雪崩

1、什么是缓存雪崩？

缓存雪崩是指缓存中大批量数据在同一时间过期，这一瞬间Redis跟没有一样，所有的请求都打到数据库上，会导致数据库压力过大甚至宕机。

2、举例说明

以淘宝平台为例，假设某位研发同学将淘宝首页所有商品在缓存中的过期时间设置为同一时间，双十一零点抢购，大量用户涌入，访问淘宝（见缓存雪崩示意图，此时M大概有几千万），倒霉的是此时首页所有商品的缓存在这一刻都过期了，那么这几千万的访问请求都落到了数据库上，在如此高的并发量下，数据库必然扛不住，可能会挂掉。

举例示意图

3、如何避免缓存雪崩？

(1)、事发前：保证Redis的高可用，主从架构+Sentinel（哨兵），或者Redis Cluster（Redis集群），一旦主节点挂掉，其他节点可以继续提供服务。如果Redis是集群部署，将热点数据均匀分布在不同的Redis库中，也可避免全部失效的问题。

(2)、事发中：限流降级组件，如果服务和接口都有限流机制，就算缓存全部失效了，但是请求的总量是有限制的，可以在承受范围之内，这样短时间内系统响应慢点，但不至于挂掉，影响整个系统。

常见的限流降级组件有Hystrix（SpringCloud断路器）和Sentinel（阿里巴巴开源的限流降级组件）。

(3)、事发后：Redis持久化（RDB + AOF组合策略），万一Redis真的挂了，重启Redis从磁盘加载数据到内存，快速恢复缓存数据。

(4)、优化缓存过期时间：设计缓存时，为每一个 key 设置不同的过期时间（一般是给每个Key的失效时间都加个随机值），避免大量的 key 在同一时刻集中失效。

setRedis（Key，value，time + Math.random() * 10000）;

(5)、热点数据设置永不过期，有更新操作则更新缓存即可。

二、缓存击穿

1、什么是缓存击穿？

缓存击穿是指一个Key非常热点，在不停的扛着大并发，大并发集中对这一个点进行访问，当这个Key在失效的瞬间，持续的大并发就穿破缓存，直接请求数据库，会导致数据库压力过大甚至宕机。

2、缓存击穿和缓存雪崩

缓存击穿和缓存雪崩有点像，二者的区别如下：

缓存雪崩：大量的数据在同一时间过期，所有的请求打到数据库，导致数据库压力过大。
Redis缓存问题-缓存雪崩、缓存击穿、缓存穿透缓存雪崩示意图

缓存击穿：并发请求同一个数据（热点数据），这个数据在某一瞬间失效，所有的并发请求打到数据库，导致数据库压力过大。

缓存击穿示意图

3、举例说明

李佳琪今晚24点抖音直播，Lamer面霜做活动，前500名打3折，这么便宜，想必很多小仙女都会去抢购，24点到了，大家都涌进直播间抢购商品，如果这个时候，该商品在缓存中过期了，那么这么高的请求全部都打到数据库上了，数据库可能承受不了压力，一下子就崩了，完了，一件也没卖出去，用户对平台的印象分也大大降低。

4、如何避免缓存击穿？

(1)、可以将热点数据的过期时间设置为永久有效（有人可能会问，万一这个热点商品下架了，这个缓存不就成了了脏数据吗？其实会有这种场景存在，主要还是具体情况具体分析，看业务场景吧）。

(2)、使用互斥锁：当在缓存中拿不到数据时，只让一个线程去查询数据库，拿到数据后，重新设置到缓存中，其他线程等到缓存重建完，直接从缓存中读取数据即可。

如果是单机，可以用synchronized或者Lock来处理，如果是分布式环境可以用分布式锁。

// 单机锁
public synchronized String getValue(String key) {  
   String value = redis.get(key);  
   if (value  == null) {   
     value = db.get(key);  
     redis.set(key, value);  
  } 
  return value;
}

// 分布式锁
    public String getValue(key) {
        String value = redis.get(key);
        if (value == null) {
            // 使用setnx做分布式锁
            // 设置3分钟的超时，是为了防止由于del操作失败，后续线程一直操作数据库而降低效率。
            if (redis.setnx(key_mutex, 1, 3 * 60) == 1) {// 加锁成功
                value = db.get(key);
                redis.set(key, value, expire_secs);
                redis.del(key_mutex);
            } else {
                // 获取到分布式锁的线程已经重建好缓存了，其他线程直接从缓存中获取即可。
                sleep(50);
                value = get(key);
            }
        } else {
            return value;
        }
    }