谈谈缓存击穿、缓存穿透、缓存雪崩

缓存击穿

缓存击穿是指一个请求要访问的数据，缓存中没有但是数据库中有 (这个可以强调一下，跟缓存穿透区分开，后者是缓存、数据库中皆没有) 的情况。

缓存击穿一般都是缓存过期所致。

如果这是一个热点key，某一时刻并发访问该缓存的用户特别多。这么多用户请求同时过来，在缓存里面取不到数据，都同时去访问数据库读取数据，给数据库造成很大的压力，甚至会崩溃。

一个数据有缓存，每次请求都从缓存中快速地返回了数据。但是某个时间点缓存失效了，某个请求在缓存中没有拿到数据，转而去数据库获取数据，这时候我们就说请求"击穿"了缓存。

解决方案

1.只放行一个请求到数据库，然后做构建缓存的操作。

怎么做到多个请求只放行一个？可以借助Redis的setnx命令设置一个标志位。设置成功的就放行，设置失败的就轮询等待。

2.后台续命

该方案的思想是后台开一个定时任务，专门用于主动更新即将过期的数据。

比如程序中设置hotkey这个热点key的时候，设置了过期时间为10分钟；后台程序在第8/9分钟的时候，去数据库查询数据并重新放到缓存中，同时再次设置缓存的过期时间为10分钟。

3.永不过期

缓存被击穿的原因是设置了超时时间，在超时时刻来临时，数据被清理。那么，不设置超时时间是不是就能解决该问题了？

如果结合业务场景能够确定某个key一定是热点key，会不断有大量请求来访问该数据，且该key对应的value在较长的时间内不会发生变化，这样的数据，可以考虑不设置过期时间。

缓存穿透

缓存穿透是指一个请求要访问的数据，缓存和数据库中都没有，而用户短时间、高密度地发起这样的请求，每次都打到数据库服务上，给数据库造成了压力。

一般来说这样的请求属于恶意请求。举个例子，你明知【why技术】公众号是一个技术公众号，而你却硬要去它那里买啤酒买花生，这不是为难它吗？这就是所谓的恶意请求。

解决方案

缓存空对象

即使在数据库没有查询到数据，也把这次请求当作key缓存起来，value可以是NULL。

下次同样的请求就会命中这个缓存数据返回NULL，缓存层就处理了该请求，不会对数据库产生压力。实现简单，开发成本低。

但随之而来的一个面试题：

"对于恶意攻击，请求的时候key往往各不相同，且只请求一次，那你要把这些 key 都缓存起来的话，因为每个 key 都只请求一次，那还是每次都会请求数据库，没有保护到数据库呀？"

布隆过滤器，了解一下？

布隆过滤器的特性是说某个值存在时，这个值可能不存在。当它说不存在时，那就肯定不存在。可以基于这个特性，把已有数据都构建到布隆过滤器里面去，然后它可以帮忙挡住绝大部分的攻击。(已有的数据都构建在布隆过滤器中了，布隆过滤器说没有的，就一定没有(比如恶意请求的数据)，因此可以挡住绝大部分的攻击)

布隆过滤器的延伸：https://mp.weixin.qq.com/s/8jheJ8abNDeZSExYMZRsGg

布隆过滤器的缺点：

1.不支持删除。本来布隆过滤器就是用在大数据量的场景下，随着时间的流逝，过滤器的数组中为 1 的位置越来越多，带来的结果就是误判率的提升。从而必须进行重建。

2.查询性能不高。因为真实场景中过滤器中的数组是非常长的，经过多个不同 Hash 函数后，得到的数组下标在内存中的跨度可能会非常的大。跨度大，就是不连续。不连续，就会导致 CPU 缓存行命中率低。

更好的解决方案：布谷鸟过滤器。

区分"缓存击穿"与"缓存穿透"

一个是"穿"，一个是"透"。

穿，仅穿过缓存打到数据库。

透，不仅穿过了缓存，还穿过了数据库，"透"，直接干到底。

缓存雪崩

缓存雪崩是指缓存中大多数的数据在同一时间到达过期时间，而查询数据量巨大，这时候，又是缓存中没有，数据库中有的情况了。

和前面讲的缓存击穿不同的是，缓存击穿指大量的请求并发查询同一条数据。缓存雪崩是不同数据都到了过期时间，导致这些数据在缓存中都查询不到。

解决方案

错峰过期

在设置 key 过期时间的时候，再加上一个短的随机过期时间，这样就能避免大量缓存在同一时间过期，引起缓存雪崩。

题外话：Redis挂了怎么恢复

服务挂了怎么恢复？自然是重启。

但是重启之前有个小细节：把流量摘掉。可以先把流量拦截在入口的地方，比如简单粗暴地通过 Nginx 的配置把请求都转到一个精心设计的错误页面。

这样做的目的是为了防止流量过大，直接把新启动的服务，启动一个打挂一个的情况出现。

要是启动起来又扛不住了，请在心里默念分布式系统三大利器：缓存、拆分、加钱(加机器)。

不行就加钱，堆机器嘛。

要觉得堆机器没啥技术含量，你就再从缓存预热的角度答一个。

就是当 Redis 服务重新启动后，通过程序先放点已知的热点 key 进去，系统再对外提供服务，防止缓存击穿的场景。

参考资料

https://www.cnblogs.com/thisiswhy/p/15089432.html