redis穿透,击穿和雪崩的原因和解决方案

本文探讨了缓存系统中的三个关键问题:穿透问题,即请求的数据始终不存在,可能导致频繁访问数据库;击穿问题,大量请求同时导致数据库压力增大,解决方案是使用锁来限制并发;雪崩问题,大量缓存同时失效,通过设置随机过期时间和热点数据永不过期来避免。理解并解决这些问题对于维护系统稳定至关重要。

穿透:没有这个值,一直获取,缓存中设为空字符串返回。
击穿:一个数据没有,大量请求去查询数据库,压力大。用锁,一个线程去读数据库。
雪崩:同一时间大量对象失效,设置过期时间随机,热点数据永不过期。

### Redis 缓存击穿雪崩穿透的概念及解决方案 #### 1. 缓存穿透 缓存穿透是指查询一个既不存在于数据库中,也不存在于缓存中的数据。这种情况下,由于缓存没有命中,请求会直接到达数据库,导致数据库压力增大[^1]。 - **原因**:某些恶意攻击者故意查询不存在的数据,或者系统中存在大量无效的缓存键。 - **解决方案**: - 使用布隆过滤器(Bloom Filter)提前判断数据是否存在数据库中。如果布隆过滤器返回不存在,则直接返回空结果,而不查询数据库[^2]。 - 对于不存在的数据,在缓存中设置一个空值,并赋予较短的过期时间,防止后续重复查询。 ```python # 示例代码:使用布隆过滤器避免缓存穿透 from pybloom_live import BloomFilter bloom_filter = BloomFilter(capacity=100000, error_rate=0.001) def get_data(key): if key not in bloom_filter: return None # 数据不存在,直接返回 data = cache.get(key) if data is None: data = db.query(key) # 查询数据库 if data is None: cache.set(key, "NULL", ex=60) # 缓存空值 else: cache.set(key, data) return data ``` #### 2. 缓存击穿 缓存击穿是指某个热点数据在缓存中过期时,恰好有大量请求同时访问该数据,导致这些请求都直接查询数据库,造成数据库压力骤增[^2]。 - **原因**:热点数据的缓存过期时间设置不合理,或者多个请求在同一时间点访问过期的缓存。 - **解决方案**: - 设置随机的缓存过期时间,避免所有缓存同时过期。 - 使用互斥锁(Mutex)机制,确保只有一个线程去加载数据到缓存中,其他线程等待加载完成后再从缓存中获取数据。 ```python # 示例代码:使用互斥锁避免缓存击穿 import redis from threading import Lock lock = Lock() cache = redis.StrictRedis() def get_data_with_mutex(key): data = cache.get(key) if data is not None: return data with lock: # 加锁 data = cache.get(key) # 再次检查缓存 if data is None: data = db.query(key) # 查询数据库 if data is not None: cache.set(key, data) return data ``` #### 3. 缓存雪崩 缓存雪崩是指大量缓存在同一时间过期,导致大量请求直接查询数据库,造成数据库压力过大甚至崩溃[^3]。 - **原因**:缓存的有效期设置不合理,导致大量缓存在同一时间失效。 - **解决方案**: - 为不同的缓存设置不同的过期时间,避免集中过期。 - 预热缓存:在系统启动或高峰来临前,主动加载热点数据到缓存中。 - 使用 Redis 主从架构,当主节点故障时,从节点可以切换为主节点继续提供服务,避免因单点故障导致的缓存雪崩。 ```python # 示例代码:预热缓存 def preload_cache(): keys = db.get_hot_keys() # 获取热点数据的键 for key in keys: data = db.query(key) if data is not None: cache.set(key, data, ex=random.randint(90, 120)) # 设置随机过期时间 ``` ### 区别总结 | 问题 | 定义 | 原因 | 解决方案 | |------------|----------------------------------------------------------------------|----------------------------------------------------------------------|--------------------------------------------------------------------------| | 缓存穿透 | 查询不存在的数据,导致缓存数据库均未命中 | 恶意攻击或无效查询 | 使用布隆过滤器或缓存空值 | | 缓存击穿 | 热点数据缓存过期时,大量请求同时访问数据库 | 缓存过期时间设置不合理 | 设置随机过期时间或使用互斥锁 | | 缓存雪崩 | 大量缓存同时过期,导致请求直接查询数据库 | 缓存有效期集中设置 | 设置不同过期时间、预热缓存、使用 Redis 主从架构 | ---
评论
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值