緩存穿透是指查詢一個一定不存在的數據,由于緩存是不命中時需要從數據庫查詢,查不到數據則不寫入緩存,這將導致這個不存在的數據每次請求都要到數據庫去查詢,造成緩存穿透。為了避免緩存穿透,可以采取以下幾種策略:
布隆過濾器(Bloom Filter): 布隆過濾器是一種空間效率極高的概率型數據結構,用于判斷一個元素是不是在一個集合里。它可以告訴你一個元素“可能在集合中”或者“肯定不在集合中”。使用布隆過濾器可以在緩存之前先進行一次判斷,如果不存在,則直接返回,避免了對數據庫的無效查詢。
緩存空對象: 當從數據庫查詢到一個空對象時,也可以將這個空對象緩存起來,但是要注意設置一個較短的過期時間。這樣可以防止后續的相同查詢直接穿透到數據庫。
使用互斥鎖(Mutex): 當緩存失效時(例如過期或者不存在),不是立即去加載數據庫中的數據,而是先使用互斥鎖來保證只有一個線程去加載數據,其他線程等待這個數據加載完成后再從緩存中獲取。這樣可以避免大量請求直接打到數據庫上。
永不過期: 對于一些不經常變動的數據,可以設置緩存的永不過期。這樣可以保證緩存中始終有數據,但是這種方法需要謹慎使用,因為一旦數據發生變化,緩存中的數據就會變得不正確。
熱點數據永不過期: 對于訪問頻率非常高的數據,可以將其設置為永不過期,或者使用獨立的熱點數據緩存機制,確保這些數據始終在緩存中。
布谷鳥緩存(Cuckoo Filter): 類似于布隆過濾器,但提供了更高的準確性和刪除操作。布谷鳥過濾器使用多個哈希函數和桶來存儲元素,可以提供更精確的存在性判斷。
請求合并: 對于一些批量請求,可以將這些請求合并成一個請求,減少對數據庫的查詢次數。
異步更新緩存: 當數據發生變化時,可以采用異步的方式來更新緩存,而不是立即更新。這樣可以避免在高并發情況下對數據庫造成壓力。
服務降級: 在系統負載較高時,可以暫時關閉一些非核心服務的緩存,直接訪問數據庫,以保證核心服務的穩定性。
在實際應用中,可以根據業務特點和需求選擇合適的策略來避免緩存穿透。通常情況下,結合使用多種策略會更加有效。