世界最资讯丨Redis高可用高性能缓存的应用系列05 - 缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩区别和解决方案

2023-04-13 16:31:52 腾讯云

缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩区别和解决方案

有很多解决高并发的应用场景中都会使用memcache\redis缓存来解决响应慢的问题，但是缓存也不是万能的，在使用方面有很多的考虑的问题，把缓存比喻成防弹衣，但是如果你没有穿好这件防弹衣会适得其反，下面我根据自己的理解就展开来谈谈。

在高并发场景下有一个常常被忽略的一个地方，读多还是写多，读多写少用缓存，写多读少用队列。

为什么要用缓存?为了系统的高性能，在每个系统的性能指标中有两个重要的点，一个是性能最佳点和性能最大值，超过最大融载值就走向系统崩溃的边缘了。

【资料图】

缓存穿透

缓存穿透是指缓存和数据库中都没有的数据，而用户不断发起请求，特别大不存在的数据。这时的用户很可能是攻击者，攻击会导致数据库压力过大。

解决方案：

1.在服务器端，接收参数时业务接口中过滤不合法的值，null，负值，和空值进行检测和空值。

2.bloom filter：类似于哈希表的一种算法，用所有可能的查询条件生成一个bitmap，在进行数据库查询之前会使用这个bitmap进行过滤，如果不在其中则直接过滤，从而减轻数据库层面的压力。

3.空值缓存：一种比较简单的解决办法，在第一次查询完不存在的数据后，将该key与对应的空值也放入缓存中，只不过设定为较短的失效时间，例如几分钟，这样则可以应对短时间的大量的该key攻击，设置为较短的失效时间是因为该值可能业务无关，存在意义不大，且该次的查询也未必是攻击者发起，无过久存储的必要，故可以早点失效。

缓存雪崩

因为缓存服务挂掉或者热点缓存失效，所有请求都去查数据库，导致数据库连接不够或者数据库处理不过来，从而导致整个系统不可用。

解决方案：

加锁排队、设置过期标志更新缓存、设置过期标志更新缓存、二级缓存（引入一致性问题）、预热、缓存与服务降级。

1.线程互斥：只让一个线程构建缓存，其他线程等待构建缓存的线程执行完，重新从缓存获取数据才可以，每个时刻只有一个线程在执行请求，减轻了db的压力，但缺点也很明显，降低了系统的qps。

2.交错失效时间：这种方法时间比较简单粗暴，既然在同一时间失效会造成请求过多雪崩，那我们错开不同的失效时间即可从一定长度上避免这种问题，在缓存进行失效时间设置的时候，从某个适当的值域中随机一个时间作为失效时间即可。

缓存击穿

缓存击穿实际上是缓存雪崩的一个特例，缓存击穿是指缓存中没有但数据库中有的数据（一般是缓存时间到期），这时由于并发用户特别多，同时读缓存没读到数据，又同时去数据库去取数据，引起数据库压力瞬间增大，造成过大压力。击穿与雪崩的区别即在于击穿是对于某一特定的热点数据来说，而雪崩是全部数据。

解决方案：

1.缓存设置不过期。

从redis上看，确实没有设置过期时间，这就保证了，不会出现热点key过期问题，也就是物理不过期。但是它会遇到一个数据更新的问题，或者说数据不一致的问题。

在value中存储过期时间，在编码处理的时候，有条件(过期时间小于一分钟)对缓存数据进行更新，这个方案对性能最佳。

2.使用锁工具（分布式锁）

$redis->setnx($key,time()+$expire); # 加锁$redis->del($key); # 解锁#新版本加锁#NX意思为SET IF NOT EXIST，即当key不存在时，我们进行set操作；#若key已经存在，则不做任何操作；#PX意思是给这个key加一个过期设置$redis->set($resource, $token, ["NX", "PX" => 10 ]);

总结:缓存好比防弹衣，不意味着你穿上防弹衣就可以刀枪不入，只有更好的使用缓存才会达到更好的作用，方案有很多，适合你的就是好的。

标签：