Redis的三大緩存問(wèn)題也就是緩存擊穿、緩存雪崩和緩存穿透，在生產(chǎn)環(huán)境中會(huì)因?yàn)檫@些原因造成請(qǐng)求繞過(guò)了Redis直接訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，使得數(shù)據(jù)庫(kù)的負(fù)載增大，這樣不僅導(dǎo)致緩存的作用降低，甚至引發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)壓力過(guò)大而崩潰進(jìn)而蔓延到整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法使用。下面我們來(lái)聊聊Redis緩存的三大問(wèn)題與解決方案。

1、緩存雪崩

    緩存雪崩指的是由于Redis里面同一時(shí)間出現(xiàn)了多個(gè)key同時(shí)失效,導(dǎo)致大量請(qǐng)求直接訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，瞬間引發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)壓力激增，甚至導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)崩潰，如下圖所示：

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解決方案：

（1）將Redis進(jìn)行高可用的架構(gòu)部署（主從+哨兵、集群），避免Redis出現(xiàn)全盤崩潰宕機(jī)的情況。

（2）使用本地緩存、Histrix限流降級(jí)、Nginx IP限流等等方法，避免Mysql被大流量沖垮，同時(shí)在緩存不可用時(shí)可以返回一些默認(rèn)值或者降級(jí)的數(shù)據(jù)。

（3）針對(duì)于Redis里面的key設(shè)置一個(gè)合理的過(guò)期時(shí)間（如緩存的過(guò)期時(shí)間為隨機(jī)值），避免大量的key同時(shí)失效。

2、緩存擊穿

    緩存擊穿是指某個(gè)熱點(diǎn)數(shù)據(jù)A在緩存中失效的瞬間，此時(shí)又有大量的并發(fā)請(qǐng)求同時(shí)訪問(wèn)該數(shù)據(jù)A，由于數(shù)據(jù)A在緩存中失效，大量請(qǐng)求同時(shí)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，造成數(shù)據(jù)庫(kù)壓力驟增。這種情況通常發(fā)生在熱點(diǎn)數(shù)據(jù)或訪問(wèn)頻繁的數(shù)據(jù)上，如下如圖所示的：

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    通常Mysql只能支持2000個(gè)請(qǐng)求的并發(fā)量，Redis中的key_1正在承擔(dān)4000個(gè)請(qǐng)求的并發(fā)量，由于key_1瞬間失效導(dǎo)致4000個(gè)并發(fā)請(qǐng)求直接請(qǐng)求數(shù)據(jù)庫(kù)，可能就會(huì)導(dǎo)致Mysql瞬間宕機(jī)，進(jìn)而蔓延整個(gè)系統(tǒng)都無(wú)法使用。

解決方案：

（1）給key設(shè)置一個(gè)合理的過(guò)期時(shí)間，可以將這個(gè)熱點(diǎn)數(shù)據(jù)設(shè)置為永不過(guò)期，或者及時(shí)的給熱點(diǎn)key進(jìn)行續(xù)期。

（2）使用互斥鎖，我們可以基于Redis或Zookeeper實(shí)現(xiàn)一個(gè)互斥鎖，等待第一個(gè)請(qǐng)求構(gòu)建緩存之后，再來(lái)釋放鎖。如下圖所示：

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    這樣后續(xù)的其他的請(qǐng)求就會(huì)通過(guò)Redis來(lái)查詢數(shù)據(jù)，那么大量的請(qǐng)求就不會(huì)到達(dá)Mysql上而導(dǎo)致其的性能下降甚至出現(xiàn)宕機(jī)的問(wèn)題。

（3）對(duì)一些熱點(diǎn)數(shù)據(jù)提前加載并定期刷新緩存，防止緩存失效。

3、緩存穿透

    緩存穿透是指客戶端頻繁訪問(wèn)一些根本不存在的緩存數(shù)據(jù)，由于緩存中沒(méi)有這些數(shù)據(jù)的記錄，每次請(qǐng)求都直接訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)壓力增大，但是數(shù)據(jù)庫(kù)中也不存在這個(gè)數(shù)據(jù)。

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    通常是由于攻擊者輸入非法或惡意構(gòu)造的請(qǐng)求訪問(wèn)服務(wù)，由于Redis緩存的不存在，此時(shí)大量請(qǐng)求都是直接到達(dá)Mysql上。

解決方案：

（1）緩存空對(duì)象，針對(duì)這些惡意構(gòu)建的key在Redis中緩存一個(gè)空值并設(shè)置一個(gè)過(guò)期時(shí)間，那么后續(xù)請(qǐng)求是不會(huì)到達(dá)Mysql上，而是直接通過(guò)Redis返回的一個(gè)空值給到用戶。設(shè)置過(guò)期時(shí)間是因?yàn)殡S著系統(tǒng)的運(yùn)行這部分?jǐn)?shù)據(jù)可能后面會(huì)產(chǎn)生，那么key的過(guò)期時(shí)間到了之后，key會(huì)被Redis刪除，后面有用戶正常來(lái)訪問(wèn)的時(shí)候，這個(gè)key它會(huì)被重新緩存到Redis上。

（2）參數(shù)校驗(yàn)，在系統(tǒng)前端或者應(yīng)用層對(duì)請(qǐng)求的參數(shù)進(jìn)行有效性驗(yàn)證，過(guò)濾掉明顯無(wú)效或惡意的請(qǐng)求，如請(qǐng)求參數(shù)為主鍵id是大于0的，那么對(duì)于請(qǐng)求小于0的id參數(shù)是明顯不符合要求的，可以直接返回錯(cuò)誤請(qǐng)求。

（3）布隆過(guò)濾器，判斷這些請(qǐng)求參數(shù)是否存在Redis和Mysql中，如果布隆過(guò)濾器判斷這些請(qǐng)求參數(shù)不存在Redis和Mysql中就直接返回，這樣惡意構(gòu)建的這些請(qǐng)求就被攔截了，當(dāng)然布隆過(guò)濾器存在一定的誤判率。