解決緩存雪崩、擊穿、穿透的方法是什么

本篇內容介紹了“解決緩存雪崩、擊穿、穿透的方法是什么”的有關知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領大家學習一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠學有所成！

一.緩存雪崩

緩存雪崩一般指的是有大量的key在同一時間失效，此時有大量的請求同時發送至數據庫，導致數據庫壓力突然增大，數據庫發生宕機。

解決方案：

1. 首先我們可以避免給大量數據設置同一過期時間。我們可以在用命令EXPIRE命令給每一條數據設置時間的時候，給這些數據多設置一個隨機（1-3分鐘）的隨機時間，這樣下來不同的數據有不同的過期時間，保證了數據在同一時間不會過期。

2. 除了設置過期時間，還可以使用服務降級，來應對緩存雪崩。所謂的服務降級就是當發生緩存雪崩的時候采用不同處理機制，

當業務應用訪問的是非核心數據（比如一些電商的一些屬性）時，通過暫停從緩存中查詢這些數據，而是自定義一些預定的數據，空值或者錯誤信息。

當業務應用訪問的時核心數據（比如電商品的價格庫存）時，我們允許查詢緩存，如果緩存沒有命中，可以查詢數據庫通過數據庫查詢數據。

這樣一來，只有一部分查詢核心數據會發送到數據庫，減輕了數據庫的壓力。

除了大量數據同時過期還有一種方案會導致緩存雪崩，那就是Redis發生了宕機，沒有辦法處理請求，這樣一下子請求全部到了數據庫層，從而發生緩存雪崩。

一般來說Redis的處理請求量能達到數萬級別，而數據庫的處理請求能夠達到數千級別。Redis是數據庫的10倍多，當發生Redis宕機的時候，可以想象數10倍的請求發送至數據庫，數據庫肯定會導致宕機。
此時，如果Redis宕機了，我們要通過其他方案來對應緩存雪崩。解決方案如下：
1.是在業務系統中做服務熔斷或請求限流機制。
服務熔斷講的是，當發生緩存雪崩時，為了防止引發連鎖的數據庫崩潰，甚至是整個系統崩潰，我們可以暫停對緩存的訪問。通俗的來說就是通過停止緩存服務，當請求過來，我們不去處理請求，等到Redis服務恢復之后，再去處理請求，這樣當大量請求發送時，可以保證數據的正常運行。
在業務運行的時間，我們可以通過服務器查看負載，緩存和數據庫cpu占有率和內存利用率和訪問請求的數量。當數據庫所在的服務器請求量突然增加，此時就發生了緩存雪崩，我們可以啟動服務熔斷，暫停用戶的訪問，從而減低數據庫的訪問量。
這樣下來對數據庫可以起到很好的保護，對于業務來說造成了極大的影響。為了盡可能減少對業務的影響，我們可以采取限流的操作，通俗的來說限流操作，比如業務層每秒有一萬的訪問量，此時Redis服務發生熔斷訪問的數量太多，可以進行訪問限流，這時候我們只讓每秒一千個請求操作數據庫，可以避免較大數量的請求直接去請求數據庫，造成數據庫宕機。
2.是在服務中搭建Redis的可靠集群，當主節點發生宕機時，此時選擇一個從節點來作為新的主節點，繼續提供服務，這樣有效的避免了緩存發生宕機時導致緩存雪崩問題。

二.緩存擊穿

1. 緩存擊穿指的是，針對一個請求非常頻繁的請求熱點數據，當沒有辦法在緩存中進行處理，緊接著，訪問該熱點數據的請求，全部請求到數據庫，導致數據庫壓力倍增，影響其他業務的運行。緩存擊穿的解決方案比較直接，對于特別頻繁的數據請求，我們不要設置過期時間，這樣對于熱點數據的訪問在Redis中進行，而Redis的高性能可以很好的處理并發訪問。

三.緩存穿透

緩存穿透指的是數據不在Redis，也不在數據庫中，導致請求緩存時沒有數據，發生緩存確實，在去訪問數據庫，發現數據庫中也沒有數據。緩存相當于沒有設置一樣，應用也無法從數據庫中讀取消息，這樣一來緩存相當于沒有一樣，如果有大量的數據訪問，會給數據帶來巨大的壓力。

緩存穿透會發生在什么情況下，一般來說有兩種情況：

業務層操作失誤，緩存的數據和數據庫的數據被誤刪了，因此數據庫和緩存中都沒有數據。

惡意攻擊：專門訪問數據庫沒有的數據。

解決方案主要有三種：
1.緩存空值或者缺省值。
一旦發生緩存穿透，我們可以針對查詢的數據，在Redis中緩存一個空值或是和業務層協商確定的缺省值。緊接著，應用發送的后續請求再進行查詢時，就可以直接從Redis中讀取空值和缺省值，返回給業務，避免了請求都到數據庫層，保持了數據庫的正常運行。
2.使用布隆過濾器，快速地判斷數據是否存在，避免從數據庫中查詢。
布隆過濾器的原理解釋。布隆過濾器是由初始值為0的數據和N個哈希函數組成，可以快速地判斷數據是否存在。我們想要標記某個數據可以通過三個操作完成標記。
第一使用N個哈希函數，分別計算這個數據的哈希值，得到N個哈希值。
第二把這個哈希值對應的N個哈希值對應bit數組的長度取模，得到每個哈希值所在數據中的位置。
第三我們把哈希值對應二點數組中bit為設置為1，這就完成了在布隆過濾器中的數據標記。
3.在請求入口的前端進行請求檢測。緩存穿透的一個原因是有大量的惡意請求訪問不存在的數據，一個有效的方案就是將所訪問的請求進行合法的檢測，把惡意的請求直接過濾，不讓請求到達緩存和數據庫層。這樣就不會出現緩存穿透。

這三大問題的應對方案總結到如下表格。

問題原因解決方案緩存雪崩

大量數據同時過期

緩存服務器宕機

給緩存設置過期時間加隨機時間，避免大量數據同一時間過期

服務降級

服務熔斷，請求限流

Redis緩存主存集群

緩存擊穿訪問熱點數據不存在或者過期

不給熱點數據設置過期時間，一致保留

緩存擊穿緩存和數據庫中都沒有的數據進行訪問

緩存空值或缺省值

使用布隆過濾器快速判斷

請求入口前端對請求合法性檢查

盡可能地利用以下的方案：

• 針對緩存雪崩，合理的設置熱點key的過期時間，要搭建緩存高可靠的集群。

• 針對緩存擊穿，在緩存訪問非常頻繁的熱點數據時，不要設置過期時間。

• 針對緩存穿透，提前在前端接口入口出對請求進行檢測，規范數據庫的刪除操作，避免數據誤刪。利用布隆過濾器。

“解決緩存雪崩、擊穿、穿透的方法是什么”的內容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業相關的知識可以關注億速云網站，小編將為大家輸出更多高質量的實用文章！