Redis的三大緩存問題也就是緩存擊穿、緩存雪崩和緩存穿透，在生產環(huán)境中會因為這些原因造成請求繞過了Redis直接訪問數(shù)據(jù)庫，使得數(shù)據(jù)庫的負載增大，這樣不僅導致緩存的作用降低，甚至引發(fā)數(shù)據(jù)庫壓力過大而崩潰進而蔓延到整個系統(tǒng)無法使用。下面我們來聊聊Redis緩存的三大問題與解決方案。

1、緩存雪崩

    緩存雪崩指的是由于Redis里面同一時間出現(xiàn)了多個key同時失效,導致大量請求直接訪問數(shù)據(jù)庫，瞬間引發(fā)數(shù)據(jù)庫壓力激增，甚至導致數(shù)據(jù)庫崩潰，如下圖所示：

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解決方案：

（1）將Redis進行高可用的架構部署（主從+哨兵、集群），避免Redis出現(xiàn)全盤崩潰宕機的情況。

（2）使用本地緩存、Histrix限流降級、Nginx IP限流等等方法，避免Mysql被大流量沖垮，同時在緩存不可用時可以返回一些默認值或者降級的數(shù)據(jù)。

（3）針對于Redis里面的key設置一個合理的過期時間（如緩存的過期時間為隨機值），避免大量的key同時失效。

2、緩存擊穿

    緩存擊穿是指某個熱點數(shù)據(jù)A在緩存中失效的瞬間，此時又有大量的并發(fā)請求同時訪問該數(shù)據(jù)A，由于數(shù)據(jù)A在緩存中失效，大量請求同時訪問數(shù)據(jù)庫，造成數(shù)據(jù)庫壓力驟增。這種情況通常發(fā)生在熱點數(shù)據(jù)或訪問頻繁的數(shù)據(jù)上，如下如圖所示的：

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    通常Mysql只能支持2000個請求的并發(fā)量，Redis中的key_1正在承擔4000個請求的并發(fā)量，由于key_1瞬間失效導致4000個并發(fā)請求直接請求數(shù)據(jù)庫，可能就會導致Mysql瞬間宕機，進而蔓延整個系統(tǒng)都無法使用。

解決方案：

（1）給key設置一個合理的過期時間，可以將這個熱點數(shù)據(jù)設置為永不過期，或者及時的給熱點key進行續(xù)期。

（2）使用互斥鎖，我們可以基于Redis或Zookeeper實現(xiàn)一個互斥鎖，等待第一個請求構建緩存之后，再來釋放鎖。如下圖所示：

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    這樣后續(xù)的其他的請求就會通過Redis來查詢數(shù)據(jù)，那么大量的請求就不會到達Mysql上而導致其的性能下降甚至出現(xiàn)宕機的問題。

（3）對一些熱點數(shù)據(jù)提前加載并定期刷新緩存，防止緩存失效。

3、緩存穿透

    緩存穿透是指客戶端頻繁訪問一些根本不存在的緩存數(shù)據(jù)，由于緩存中沒有這些數(shù)據(jù)的記錄，每次請求都直接訪問數(shù)據(jù)庫導致數(shù)據(jù)庫壓力增大，但是數(shù)據(jù)庫中也不存在這個數(shù)據(jù)。

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    通常是由于攻擊者輸入非法或惡意構造的請求訪問服務，由于Redis緩存的不存在，此時大量請求都是直接到達Mysql上。

解決方案：

（1）緩存空對象，針對這些惡意構建的key在Redis中緩存一個空值并設置一個過期時間，那么后續(xù)請求是不會到達Mysql上，而是直接通過Redis返回的一個空值給到用戶。設置過期時間是因為隨著系統(tǒng)的運行這部分數(shù)據(jù)可能后面會產生，那么key的過期時間到了之后，key會被Redis刪除，后面有用戶正常來訪問的時候，這個key它會被重新緩存到Redis上。

（2）參數(shù)校驗，在系統(tǒng)前端或者應用層對請求的參數(shù)進行有效性驗證，過濾掉明顯無效或惡意的請求，如請求參數(shù)為主鍵id是大于0的，那么對于請求小于0的id參數(shù)是明顯不符合要求的，可以直接返回錯誤請求。

（3）布隆過濾器，判斷這些請求參數(shù)是否存在Redis和Mysql中，如果布隆過濾器判斷這些請求參數(shù)不存在Redis和Mysql中就直接返回，這樣惡意構建的這些請求就被攔截了，當然布隆過濾器存在一定的誤判率。