緩存擊穿
緩存擊穿指的是在高并發(fā)情況下，一個緩存的key在緩存中不存在，導(dǎo)致每次請求都要訪問數(shù)據(jù)庫，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫壓力過大，甚至崩潰。這種情況通常發(fā)生在一些熱點數(shù)據(jù)上，比如用戶登錄信息等。
原因
緩存擊穿的原因是因為在某些熱點數(shù)據(jù)的key失效或者被刪除時，大量的并發(fā)請求同時訪問這個key，導(dǎo)致緩存中不存在這個key的數(shù)據(jù)，從而每個請求都需要去訪問數(shù)據(jù)庫獲取數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)庫壓力過大。
解決方案
1.設(shè)置熱點數(shù)據(jù)永不過期
在緩存中設(shè)置熱點數(shù)據(jù)永不過期可以有效地避免緩存擊穿問題。但是這種方式會導(dǎo)致緩存中存在很多過期但是占用內(nèi)存的數(shù)據(jù)，因此需要在設(shè)置緩存數(shù)據(jù)時進行權(quán)衡。
String key = "hot_data";
String value = redis.get(key);
if (value == null) {
value = db.get(key);
if (value != null) {
redis.set(key, value);
redis.persist(key); //設(shè)置key永不過期
}
}
2.設(shè)置熱點數(shù)據(jù)短期過期
為了避免緩存中過多占用內(nèi)存的數(shù)據(jù)，可以將熱點數(shù)據(jù)設(shè)置一個相對較短的過期時間，比如1分鐘，這樣可以避免過期數(shù)據(jù)占用過多內(nèi)存。當(dāng)熱點數(shù)據(jù)過期后，可以在后臺異步更新緩存數(shù)據(jù)。
String key = "hot_data";
String value = redis.get(key);
if (value == null) {
//添加分布式鎖，避免緩存穿透
if(redis.setNx("lock_"+key,"value")){
value = db.get(key);
if (value != null) {
redis.set(key, value);
redis.expire(key,60); //設(shè)置key過期時間為1分鐘
}
redis.del("lock_"+key);
}else {
Thread.sleep(50);
return queryDataFromCache(key);
}
}
緩存穿透
緩存穿透指的是當(dāng)大量的并發(fā)請求同時查詢一個不存在的key時，由于緩存中沒有對應(yīng)的數(shù)據(jù)，所以每個請求都會去訪問數(shù)據(jù)庫，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫壓力過大。
原因
緩存穿透的原因是由于黑客攻擊或者惡意請求，可能會對某些不存在的數(shù)據(jù)進行大量的請求，從而導(dǎo)致緩存穿透問題。
解決方案
1.對查詢結(jié)果為空的key設(shè)置空值
當(dāng)緩存查詢的結(jié)果為空時，可以將結(jié)果設(shè)置為空值寫入緩存，這樣下次查詢相同的key時，可以直接從緩存中獲取結(jié)果，避免了查詢數(shù)據(jù)庫的開銷。
String key = "not_exist_data";
String value = redis.get(key);
if (value == null) {
//添加分布式鎖，避免緩存穿透
if(redis.setNx("lock_"+key,"value")){
value = db.get(key);
if (value != null) {
redis.set(key, value);
}else {
redis.set(key, ""); //設(shè)置空值
redis.expire(key, 60); //設(shè)置過期時間為1分鐘
}
redis.del("lock_"+key);
}else {
Thread.sleep(50);
return queryDataFromCache(key);
}
}
2.BloomFilter過濾非法請求
使用BloomFilter可以對請求參數(shù)進行過濾，將非法請求攔截在系統(tǒng)外部，從而避免了對系統(tǒng)的壓力。
BloomFilter filter = new BloomFilter(10000, 0.001); //設(shè)置布隆過濾器
String key = "not_exist_data";
if(filter.mightContain(key)){
return null;
}
String value = redis.get(key);
if (value == null) {
//添加分布式鎖，避免緩存穿透
if(redis.setNx("lock_"+key,"value")){
value = db.get(key);
if (value != null) {
redis.set(key, value);
}else {
filter.put(key); //將非法key加入過濾器
}
redis.del("lock_"+key);
}else {
Thread.sleep(50);
return queryDataFromCache(key);
}
}
緩存雪崩
緩存雪崩指的是在緩存中存在大量的key過期時間相同或者失效的情況下，當(dāng)這些key同時失效時，大量的并發(fā)請求都會涌入數(shù)據(jù)庫，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫壓力過大，甚至崩潰。
原因
緩存雪崩的原因是因為在緩存中存在大量的key同時過期，導(dǎo)致大量的并發(fā)請求同時涌入數(shù)據(jù)庫。
解決方案
1.緩存數(shù)據(jù)隨機過期時間 為了避免緩存中大量key同時過期，可以設(shè)置每個緩存數(shù)據(jù)的過期時間不同，比如可以在原有過期時間的基礎(chǔ)上添加一個隨機時間，這樣可以避免大量key同時過期的情況。
String key = "hot_data";
String value = redis.get(key);
if (value == null) {
//添加分布式鎖，避免緩存穿透
if(redis.set
2.緩存數(shù)據(jù)預(yù)加載 為了避免在緩存中大量的key失效，可以在緩存數(shù)據(jù)過期之前，提前將緩存數(shù)據(jù)刷新到緩存中，保證數(shù)據(jù)的可用性。
String key = "hot_data";
String value = redis.get(key);
if (value == null) {
//添加分布式鎖，避免緩存穿透
if(redis.setNx("lock_"+key,"value")){
value = db.get(key);
if (value != null) {
redis.set(key, value);
redis.expire(key, 1800); //設(shè)置過期時間為30分鐘
}
redis.del("lock_"+key);
}else {
Thread.sleep(50);
return queryDataFromCache(key);
}
}else {
//判斷緩存是否需要刷新
if(redis.ttl(key) < 300){
new Thread(() -> {
String newValue = db.get(key);
if (newValue != null) {
redis.set(key, newValue);
redis.expire(key, 1800); //設(shè)置過期時間為30分鐘
}
}).start();
}
}
3.限流降級 當(dāng)緩存雪崩問題出現(xiàn)時，可以通過限流降級的方式來減少對數(shù)據(jù)庫的請求，從而保證系統(tǒng)的可用性。可以通過配置Hystrix等限流降級框架來實現(xiàn)。
String key = "hot_data";
String value = redis.get(key);
if (value == null) {
//使用Hystrix進行限流降級
value = HystrixCommand.execute(() -> {
String data = db.get(key);
redis.set(key, data);
redis.expire(key, 1800); //設(shè)置過期時間為30分鐘
return data;
}, () -> {
return "系統(tǒng)繁忙，請稍后重試！";
});
}
總結(jié)
Redis的使用，可以有效地提高系統(tǒng)的性能和可用性。但是在使用過程中，需要注意緩存擊穿、緩存穿透和緩存雪崩等問題，采用適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案來避免這些問題的發(fā)生，從而保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
