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Redis缓存雪崩、缓存穿透、缓存击穿

开发技术 开发技术 2022-07-30 次浏览

Redis缓存雪崩、缓存穿透、缓存击穿

  • Redis缓存过程
  • 缓存雪崩
    • 解决方案
      • 永不过期
      • 合理的设置过期时间
      • 使用Redis的分布式锁
  • 缓存穿透
    • 解决方案
      • 过滤非法查询
      • 缓存空对象
      • 布隆过滤器
        • 布隆过滤器的新增
        • 布隆过滤器的查询
        • 布隆过滤器的删除
        • 布隆过滤器解决缓存穿透
        • 布隆过滤器的特点
  • 缓存击穿
    • 解决方案
      • 设置热点Key永不过期
      • 使用Redis的分布式锁

Redis缓存过程

Redis数据库是一个nosql数据库,存储的数据格式是key-value。Redis数据库运行在内存中,因此他的查询速度比MySql快的多。所以我们会把一些用户经常查询的数据放在Redis中,当Redis有的时候就直接返回,当Redis中没有的时候再去数据库中查找。以此增加服务的运行效率。
Redis缓存雪崩、缓存穿透、缓存击穿

缓存雪崩

Redis中的缓存数据是有过期时间的,当在同一时间大量的缓存同时失效时就会造成缓存雪崩
比如说,在11点的时候大家都去饿了么点外卖,这个时候饿了么的Redis中就存了一大批商家的信息,并且饿了么的程序员给这个缓存设置的过期时间是6个小时。那么到下午5点晚饭时间又是一大波人来饿了么点外卖,这个时候Redis的缓存刚刚好集体过期了,短时间内大量的查询请求就全部落到了脆弱的MySql上,导致MySql直接爆炸!
Redis缓存雪崩、缓存穿透、缓存击穿

解决方案

要解决Redis的缓存雪崩就需要避免Redis的缓存在短时间内大量的过期

永不过期

设置Redis中的key永不过期,但是这样会占用很多服务器的内存。

合理的设置过期时间

根据业务需要来合理的设置过期的时间。但是架不住有一些突发的情况。

使用Redis的分布式锁

既然一瞬间大量请求落到MySql上会导致MySql爆炸!那么就加一点限制,让一时间只有一个相同请求落到MySql上,反正都是查询同一个信息,之后的其他请求就可以去Redis中找了。
Redis缓存雪崩、缓存穿透、缓存击穿

缓存穿透

Redis缓存穿透指的是,在Redis缓存和数据库中都找不到相关的数据。也就是说这是个非法的查询,客户端发出了大量非法的查询 比如id是负的 ,导致每次这个查询都需要去Redis和数据库中查询。导致MySql直接爆炸!
Redis缓存雪崩、缓存穿透、缓存击穿

解决方案

过滤非法查询

在后台服务中过滤非法查询,直接不让他落到Redis服务上。比如id<=0或者分页内容过大的

缓存空对象

如果他的查询数据是合法的,但是确实Redis和MySql中都没有,那么我们就在Redis中储存一个空对象,这样下次客户端继续查询的时候就能在Redis中返回了。但是,如果客户端一直发送这种恶意查询,就会导致Redis中有很多这种空对象,浪费很多空间

布隆过滤器

布隆过滤器由一个二进制数组和k个哈希数组组成。

布隆过滤器的新增

当我们想新增一个元素时(例如新增python),布隆过滤器就会使用hash函数计算出几个索引值,然后将二进制数组中对应的位置修改为1。
Redis缓存雪崩、缓存穿透、缓存击穿

布隆过滤器的查询

当我们想查询一个元素时(例如查询python),布隆过滤器就会使用hash函数计算出几个索引值,然后查询二进制数组中的对应位置是否都为1。如果都为1就说明改元素存在。但是布隆过滤器存在误判的可能性,因为不同的元素hash后的值可能是一样的,例如我们查询java,java经过hash计算出来的索引值和python的一模一样,那么就会认为java也在布隆过滤器中。
Redis缓存雪崩、缓存穿透、缓存击穿

布隆过滤器的删除

同上,布隆过滤器删除就是把hash后数组对应的位置改成0.但是存在误删的可能。按照上面的例子删除python就会同时把java给删掉。

布隆过滤器解决缓存穿透

我们首先把MySql中的数据存到布隆过滤器中(由于使用二进制数组,也就是位图所以空间使用很少),之后如果Redis缓存中没有命中,就需要查询MySql数据库前先在布隆过滤器中查询是否在MySql有数据。
Redis缓存雪崩、缓存穿透、缓存击穿

布隆过滤器的特点

  1. 存在误判的可能性
  2. 如果数据存在,那么一定返回true
  3. 查询的时间复杂度是O(k),k为hash函数个数
  4. k越大,数组长度越大,误判的可能性越低
  5. 使用位图(二进制数组)所以内存压力较小

缓存击穿

缓存击穿和缓存雪崩类似,也是因为Redis中key过期导致的。只不过缓存击穿是某一个热点的key过期导致的。当有一个热点数据突然过期时,就会导致突然有大量的情况直接落到MySql上,导致MySql直接爆炸!
Redis缓存雪崩、缓存穿透、缓存击穿

解决方案

主要是两个思路,

  1. 让那个热点的key不要突然过期
  2. 不要让大量的请求落到MySql上。

设置热点Key永不过期

简单粗暴,我都不过期了,你就不可能绕开我去访问MySql。但是可能会对Redis内存造成巨大的压力,所以一般会设置一个较长的时间。

使用Redis的分布式锁

既然一瞬间大量请求落到MySql上会导致MySql爆炸!那么就加一点限制,让一时间只有一个相同请求落到MySql上,反正都是查询同一个信息,之后的其他请求就可以去Redis中找了。
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程序员灯塔
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