緩存是我們項(xiàng)目應(yīng)用肯定會(huì)使用，是我們數(shù)據(jù)庫(kù)的守護(hù)神，能夠保證數(shù)據(jù)庫(kù)的穩(wěn)定，能夠提高整個(gè)系統(tǒng)的性能。一般我們采用市面上的redis、memcahce方案；redis已經(jīng)非常強(qiáng)大了，每秒支持幾萬(wàn)的連接時(shí)不成問(wèn)題。

上圖商品服務(wù)要獲取商品信息時(shí)，先從redis緩存中獲取，緩存中不存在再到數(shù)據(jù)庫(kù)中取；數(shù)據(jù)庫(kù)的資源時(shí)比較寶貴的，這樣的設(shè)計(jì)就能把一些請(qǐng)求轉(zhuǎn)移到redis上面去。這是我們小伙伴常用的緩存設(shè)計(jì)，絕大部分的緩存也就設(shè)計(jì)到此了。但只有這樣的設(shè)計(jì)，真的我們就可以安枕無(wú)憂了嗎？老顧帶著大家了解一下雪崩，穿透，擊穿的含義。

緩存雪崩

雪崩是指我們一般在設(shè)置緩存的時(shí)候都會(huì)設(shè)置一個(gè)緩存過(guò)期時(shí)間，如果一些緩存過(guò)期時(shí)間在同一刻，也就是緩存同時(shí)過(guò)期了。這個(gè)時(shí)候有大量請(qǐng)求過(guò)來(lái)，發(fā)現(xiàn)緩存中不存在，就直接到數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取，就像雪崩一樣同時(shí)打到數(shù)據(jù)庫(kù)上面，這樣就會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)載高，很有可能就會(huì)崩潰。

解決方案一：

發(fā)現(xiàn)緩存不存在，在讀取數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，再保存到redis緩存中，采用隊(duì)列的方式或加鎖的方式，進(jìn)行排隊(duì)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣就能夠避免同時(shí)打到數(shù)據(jù)庫(kù)上。

解決方案二：

這個(gè)方案就比較簡(jiǎn)單，雪崩是因?yàn)檫^(guò)期時(shí)間在同一刻導(dǎo)致的，那我們就可以在設(shè)置過(guò)期時(shí)間分散開(kāi)。如在原有的過(guò)期時(shí)間的基礎(chǔ)上加上一個(gè) 隨機(jī)數(shù)，比如：1～10分鐘，這樣就不會(huì)放生在同一刻緩存失效了。

解決方案三：

設(shè)置二級(jí)緩存機(jī)制，這樣就能夠保證即時(shí)第一層緩存失效了，還有第二級(jí)緩存的保障；不過(guò)就增加了系統(tǒng)復(fù)雜性。

緩存穿透

穿透是指在查詢一個(gè)不存在的數(shù)據(jù)，如商品id=10000，系統(tǒng)就不存在id為10000的數(shù)據(jù)。按照緩存設(shè)計(jì)的原理，緩存中找不到此商品，就會(huì)到數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢，也沒(méi)有找到。這樣的請(qǐng)求都會(huì)打到數(shù)據(jù)庫(kù)中，緩存在這個(gè)場(chǎng)景中就相當(dāng)于沒(méi)有。惡意的人利用這個(gè)漏洞發(fā)起攻擊，直接把數(shù)據(jù)庫(kù)搞崩潰。

解決方案一：

最常見(jiàn)的方法就是采用布隆過(guò)濾器，將所有可能存在的數(shù)據(jù)哈希到一個(gè)足夠大的map中，一定不存在的數(shù)據(jù)會(huì)被這個(gè)map過(guò)濾掉，這樣就避免了訪問(wèn)到數(shù)據(jù)庫(kù)。

解決方案二：

就是把空值也緩存起來(lái)，如商品id=10000，數(shù)據(jù)庫(kù)查詢雖然沒(méi)有找到，但會(huì)在redis中保存一個(gè)空值。這種方案就會(huì)碰到2個(gè)問(wèn)題。

問(wèn)題一：

空值做了緩存，這樣就無(wú)形了增加了很多沒(méi)有意義的緩存，內(nèi)存吃緊。比較有效的方式就是在這些值上面設(shè)置一個(gè)過(guò)期時(shí)間，讓起自動(dòng)刪除

問(wèn)題二：

有可能與業(yè)務(wù)存在不一致的窗口時(shí)間，如：雖然商品ID=10000現(xiàn)在不存在，我們現(xiàn)在在redis中保存了一個(gè)空值，但業(yè)務(wù)后來(lái)就真的有了商品id為10000的數(shù)據(jù)，這樣數(shù)據(jù)庫(kù)和緩存的信息就不一致，導(dǎo)致業(yè)務(wù)出現(xiàn)問(wèn)題。此時(shí)就可以利用消息中間件等方式系統(tǒng)剔除掉此緩存數(shù)據(jù)

緩存擊穿

擊穿是指某些數(shù)據(jù)被大量請(qǐng)求，也就是“熱點(diǎn)”數(shù)據(jù)，一旦出現(xiàn)緩存過(guò)期時(shí)，就會(huì)有大量的請(qǐng)求打到后端的數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣就會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)崩潰

解決方案一：檢測(cè)更新

最容易想到的是這些熱點(diǎn)數(shù)據(jù)設(shè)置永不過(guò)期，就不存在此問(wèn)題。這樣就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題，那緩存怎么去更新呢？

方法一：

可以做一個(gè)后臺(tái)服務(wù)，專(zhuān)門(mén)用來(lái)做數(shù)據(jù)緩存的更新。每隔30分鐘更新一下這些熱點(diǎn)緩存數(shù)據(jù)。不過(guò)這樣就增加了系統(tǒng)復(fù)雜度。

方法二：

方法一過(guò)于復(fù)雜，我們可以改造一下redis的緩存結(jié)構(gòu)，在緩存業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的時(shí)候，再保存跟業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的過(guò)期時(shí)間key。每次請(qǐng)求過(guò)來(lái)時(shí)，判斷一下此業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的是否要到過(guò)期時(shí)間了，如：此值還有1分鐘就過(guò)期了，這樣就服務(wù)本身主動(dòng)去數(shù)據(jù)庫(kù)查詢一次，做一個(gè)緩存的更新。

解決方案二：分級(jí)緩存

分級(jí)緩存，可采用二級(jí)緩存的方式緩存此熱點(diǎn)數(shù)據(jù)。

采用 L1 （一級(jí)緩存）和 L2（二級(jí)緩存） 緩存方式，L1 緩存失效時(shí)間短，L2 緩存失效時(shí)間長(zhǎng)。 請(qǐng)求優(yōu)先從 L1 緩存獲取數(shù)據(jù)，如果 L1緩存未命中則加鎖，只有 1 個(gè)線程獲取到鎖，這個(gè)線程再?gòu)臄?shù)據(jù)庫(kù)中讀取數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)再更新到到 L1 緩存和 L2 緩存中，而其他線程依舊從 L2 緩存獲取數(shù)據(jù)并返回。

這種方式，主要是通過(guò)避免緩存同時(shí)失效并結(jié)合鎖機(jī)制實(shí)現(xiàn)。所以，當(dāng)數(shù)據(jù)更新時(shí)，只能淘汰 L1 緩存，不能同時(shí)將 L1 和 L2 中的緩存同時(shí)淘汰。L2 緩存中可能會(huì)存在臟數(shù)據(jù)，需要業(yè)務(wù)能夠容忍這種短時(shí)間的不一致。而且，這種方案可能會(huì)造成額外的緩存空間浪費(fèi)。

解決方案三：加鎖

也就是在獲取數(shù)據(jù)時(shí)，redis緩存不存在，在訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，通過(guò)加鎖的方式獲取數(shù)據(jù)庫(kù)的值，這樣就保證了訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)請(qǐng)求過(guò)來(lái)，從而保證數(shù)據(jù)庫(kù)的負(fù)載。
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