Redis缓存穿透和缓存雪崩的概念是什么

一、缓存穿透

1、概念

缓存穿透的概念很简单,用户想要查询一个数据,发现redis内存数据库没有,也就是缓存没有命中,于是向持久层数据库查询。发现也没有,于是本次查询失败。当用户很多的时候,缓存都没有命中,于是都去请求了持久层数据库。当发生缓存穿透时,持久层数据库会承受巨大的负担。

这里需要注意和缓存击穿的区别,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,就像在一个屏障上凿开了一个洞。

Redis缓存穿透和缓存雪崩的危害怎样规避

为了避免缓存穿透其实有很多种解决方案。下面介绍几种。

2、解决方案

(1)布隆过滤器

据统计,全世界垃圾网站和正常网站加起来数量达到数十亿个,布隆过滤器是一种可以应用于这种数据规模的数据结构。使用布隆过滤器可以避免网警需要逐一比较数据库中的垃圾网站。假设我们存储一亿个垃圾网站地址。

可以先有一亿个二进制比特,然后网警用八个不同的随机数产生器(F1,F2, …,F8) 产生八个信息指纹(f1, f2, …, f8)。接下来用一个随机数产生器 G 把这八个信息指纹映射到 1 到1亿中的八个自然数 g1, g2, …,g8。最后把这八个位置的二进制全部设置为一。过程如下:

有一天网警查到了一个可疑的网站,想判断一下是否是XX网站,首先将可疑网站通过哈希映射到1亿个比特位数组上的8个点。如果有一个点不为1,那么就可以确定该元素不在集合中。

那这个布隆过滤器是如何解决redis中的缓存穿透呢?很简单首先也是对所有可能查询的参数以hash形式存储,当用户想要查询的时候,使用布隆过滤器发现不在集合中,就直接丢弃,不再对持久层查询。

这个形式很简单。

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,保护了后端数据源

但是这种方法会存在两个问题:

  • 由于空值可能会占据缓存中很多的键位,所以缓存需要更大的空间来存储更多的键值对

  • 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的不一致,这对于需要保持一致性的业务会有影响。

  • 二、缓存雪崩

    1、概念

    缓存雪崩是指,缓存层出现了错误,不能正常工作了。因此,所有请求都会被发送到存储层,导致存储层的调用量急剧增加并可能导致其崩溃。

    2、解决方案

    (1)redis高可用

    这个思想的含义是,既然redis有可能挂掉,那我多增设几台redis,这样一台挂掉之后其他的还可以继续工作,其实就是搭建的集群。

    (2)限流降级

    这个方案的思想是通过锁定或队列的方法来控制在缓存失效后读取数据库并写入缓存的线程数量。例如,只允许一个线程查询数据和写缓存来操作某个key,其余线程需要等待。

    (3)数据预热

    数据加热的含义就是在正式部署之前,我先把可能的数据先预先访问一遍,这样部分可能大量访问的数据就会加载到缓存中。手动触发不同key的缓存加载,并为其设置不同的过期时间,以尽量均衡缓存失效的时间,预防大量访问同时发生。



    缓存技术在现代互联网中的应用已经变得十分普遍,Redis缓存作为其中一种常用技术,也随着应用场景的不断扩展而得到了广泛的应用。但是,在实际应用中,我们经常遇到缓存穿透和缓存雪崩这样的问题,给系统的稳定性带来很大的威胁。
    一、缓存穿透是什么?
    缓存穿透是指在业务请求频次较高的情况下,由于请求的数据在缓存中并不存在,导致请求发向数据库导致访问压力大增,从而使得系统瘫痪。缓存穿透这种情况,往往是由于恶意攻击导致,攻击者为了使系统瘫痪,向系统发送一些不存在的数据请求。
    二、缓存穿透的危害是什么?
    缓存穿透导致系统无法正常运行,给系统带来极大的压力甚至导致瘫痪,最终影响用户体验及系统的可靠性。
    三、缓存穿透如何解决?
    常见的解决缓存穿透的方法有两种:1、在缓存中针对不存在的 Key 返回一个默认值,并设置较短的过期时间;2、对系统中缺少的数据进行预热操作,预先将缺失的数据缓存到缓存系统中。
    四、缓存雪崩是什么?
    缓存雪崩是指缓存系统中过多缓存对象在同一时间失效,从而导致所有的请求都落到数据库中,引发系统雪崩式的宕机。导致缓存雪崩的原因很多,最常见的原因是缓存对象的失效时间设置过长或过短,以及 Redis 宕机等。
    五、缓存雪崩的危害是什么?
    缓存雪崩会导致系统直接崩溃,无法正常提供服务,影响到用户体验,甚至导致重要业务活动的失败,给企业带来无法估量的损失。
    六、缓存雪崩如何避免?
    避免缓存雪崩的关键是保证缓存对象的失效时间分散开,避免同时过期,同时可以增加 Redis 集群的数量,避免集群单点故障,采用多副本方式对数据进行备份,实现多机备份副本的自动故障转移等措施,提高系统的可用性和可靠性。
    七、结语
    在互联网行业中,缓存穿透和缓存雪崩是常见的互联网病症之一,务必认真对待。通过采取有效的措施,如数据预热、分布式缓存、缓存扩容,避免大家因此问题而带来的实际损失。在使用缓存技术时,我们需要根据实际情况进行相应的调整和优化,才能更好地发挥缓存技术的作用,从而提高系统的稳定性和可靠性。