缓存同步、缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩

本文探讨了缓存同步的不同方式,包括实时同步、准时同步、任务调度更新及binlog日志订阅,并针对缓存穿透、击穿和雪崩等问题提出了相应的解决方案。

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目录

一、缓存同步

1、数据实时同步

2、数据准时同步

3、任务调度更新

4、binlog日志订阅

二、缓存穿透

三、缓存击穿

四、缓存雪崩


一、缓存同步

缓存同步问题:

1、数据实时同步

这种数据同步是增量、主动、强一致性。

2、数据准时同步

这种数据同步是增量、被动、准一致性。

3、任务调度更新

            

4、binlog日志订阅

通过订阅binlog来更新缓存,把我们搭建的消费服务,作为MySQL的一个slave(主从),订阅binlog,解析出更新内容,然后更新到缓存。
缺点:需单独搭建同步服务,引入binlog同步机制,增加成本。

二、缓存穿透

解决方案:

三、缓存击穿

解决方案:

四、缓存雪崩

解决方案:

 

 

### Redis 中缓存击穿穿透雪崩现象及其解决方案 #### 缓存击穿 当一个热点 key 的过期时间设置不合理,恰好在这个 key 过期的时候有大量的请求并发访问这个 key,则这些请求会全部打到数据库上造成瞬时压力过大。这种情况被称为缓存击穿。 为了防止这种状况的发生,可以采用如下措施: - 设置永不过期的时间戳来避免大量查询直接冲击 DB[^1]。 ```python import time from redis import Redis def get_data_with_fallback(redis_client, key): data = redis_client.get(key) if not data: with distributed_lock(key): # 使用分布式锁确保只有一个线程能执行这段代码 data = fetch_from_db(key) # 假设这是获取数据的方法 if data is None: redis_client.setex(key, "null", timeout=60) # 存储空值并设定较短的有效期 else: redis_client.set(key, data) return data ``` #### 缓存穿透 对于不存在的数据,如果每次都被查到 Redis 和底层存储中均未命中,那么恶意攻击者可能利用此漏洞频繁发起非法请求,从而导致服务器资源浪费甚至崩溃。这便是所谓的缓存穿透问题。 针对这一情况,建议采取以下方法之一或组合使用多种方式加以防范: - 利用布隆过滤器提前判断是否存在该条记录; - 对于查询结果为空的情况也进行缓存处理,并给予一定时限内的有效期; ```python class CacheLayer: def __init__(self, bloom_filter, redis_client): self.bloom_filter = bloom_filter self.redis_client = redis_client def check_and_fetch(self, item_id): if not self.bloom_filter.contains(item_id.encode()): return {"status": False} cached_result = self.redis_client.get(f'item:{item_id}') if cached_result is None: actual_result = database_query(item_id) # 获取真实数据逻辑 if not actual_result["exists"]: self.redis_client.setex( f'missed_item:{item_id}', 'false', ex=300) # 将缺失项加入缓存一段时间 elif isinstance(actual_result['data'], dict): self.redis_client.hmset(f'item:{item_id}', actual_result['data']) return actual_result return {'status': True, **json.loads(cached_result)} ``` #### 缓存雪崩 在同一时刻有大批量的 cache 同步失效,进而引发大量的 db 查询操作,最终可能导致整个系统瘫痪。这就是所说的缓存雪崩事件。 为了避免此类事故的发生,推荐实施下列策略: - 实施主从复制架构下的 Redis 高可用集群部署方案,以便在主节点发生故障时自动切换至备用节点继续提供服务[^2]; - 给不同类型的缓存配置不同的过期间隔,使得它们不会集中在同一时间段内到期; - 应用限流算法控制流量峰值,减轻突发情况下对后端的压力。
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