Redis快取穿透和雪崩

快取穿透

概念

使用者如果想查詢一個數據，會先在redis記憶體資料庫中進行查詢，redis中沒有，再向持久層資料庫中查詢。

快取穿透的概念很簡單，使用者想要查詢一個數據，發現redis記憶體資料庫沒有，也就是快取沒有命中，於是向持久層資料庫查詢。發現也沒有，於是本次查詢失敗。當使用者很多的時候，快取都沒有命中，於是都去請求了持久層資料庫。這會給持久層資料庫造成很大的壓力，甚至直接導致崩潰。這時候就相當於出現了快取穿透。

解決方案

1.布隆過濾器

布隆過濾器是一種資料結構，對所有可能查詢的引數以hash形式儲存，在控制層先進行校驗 ，不符合則丟棄，從而避免了對底層儲存系統的查詢壓力；

2.快取空物件

當儲存層不命中後，即使返回的空物件也將其快取起來，同時會設定一個過期時間，之後再訪問這個資料將會從快取中獲取，保護了後端資料來源；

但是這種方法會存在兩個問題：

1. 如果空值能夠被快取起來，這就意味著快取需要更多的空間儲存更多的鍵，因為這當中可能會有很多的空值的鍵；
2. 即使對空值設定了過期時間，還是會存在快取層和儲存層的資料會有一段時間視窗的不一致，這對於需要保持一致性的業務會有影響。

快取擊穿

概念

這裡需要注意和快取穿透的區別:

快取擊穿，是指一個key非常熱點，大併發集中對這一個點進行訪問，當這個key在失效的瞬間，持續的大併發就穿破快取，直接請求資料庫，就像在一個屏障上鑿開了一個洞。由於快取過期，會同時訪問資料庫來查詢最新資料，並且回寫快取，會導使資料庫瞬間壓力過大。

解決方案

1.設定熱點資料永不過期

從快取層面來看，沒有設定過期時間，所以不會出現熱點key過期後產生的問題。

2.加互斥鎖

分散式鎖：使用分散式鎖，保證對於每個key同時只有一個執行緒去查詢後端服務，其他執行緒沒有獲得分散式鎖的許可權，因此只需要等待即可。這種方式將高併發的壓力轉移到了分散式鎖，因此對分散式鎖的考驗很大。

快取雪崩

概念

快取雪崩，是指在某一個時間段，快取集中過期失效。

產生雪崩的原因之一，有一部分東西在redis中集中過期了，而對這些東西的訪問查詢，都落到了資料庫上，對於資料庫而言，就會產生週期性的壓力波峰。於是所有的請求都會達到儲存層，儲存層的呼叫量會暴增，造成儲存層也會掛掉的情況

其實集中過期，倒不是非常致命，比較致命的快取雪崩，是快取伺服器某個節點容機或斷網。

因為自然形成的快取雪崩，一定是在某個時間段集中建立快取，這個時候，資料庫也是可以頂住壓力的。無非就是對資料庫產生週期性的壓力而已。

而快取服務節點的宕機，對資料庫伺服器造成的壓力是不可預知的，很有可能瞬間就把資料庫壓垮。

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，那可以多增設幾臺redis，這樣一臺掛掉之後其他的還可以繼續工作，其實就是搭建的叢集。

2.限流降級

這個解決方案的思想是，在快取失效後，通過加鎖或者佇列來控制讀資料庫寫快取的執行緒數量。比如對某個key只允許一個執行緒查詢資料和寫快取，其他執行緒等待。

3.資料預熱

資料加熱的含義就是在正式部署之前，我先把可能的資料先預先訪問一遍，這樣部分可能大量訪問的資料就會載入到快取中。在即將發生大併發訪問前手動觸發載入快取不同的key，設定不同的過期時間，讓快取失效的時間點儘量均勻。

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