缓存击穿、缓存雪崩、缓存并发

本文探讨了缓存系统中常见的三个问题:缓存击穿、缓存雪崩和缓存并发,这些问题可能导致数据库崩溃或服务中断。文章详细介绍了每种情况的发生原因,并提供了有效的解决方案,包括使用空值缓存、分布式锁、本地锁和软过期策略。

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缓存击穿:不存在的key进行大量的高并发访问,所以缓存中不存在这些数据,那么就需要到数据库去访问,大量的访问直接访问数据库,使数据库崩溃。
解决方案:我们可以将空值缓存起来,再次接受同样的请求时,直接返回,避免访问数据库。如果是恶意的,攻击者会猜测到我们的策略,每次会使用不同的参数来查询,我们可以对参数进行过滤,可以通过参数的格式或者在参数上放入时间信息,进行判断请求是否合法。
缓存雪崩:当大量的缓存数据由于某些原因在某个时间段失效,会给后端数据库造成瞬时的负载升高的压力,会压垮数据库。
解决方法:对不同的数据使用不同的失效时间。
缓存并发:在高并发场景下,当一个缓存key过期时,因为访问这个缓存key的请求量过大,多个请求会同时访问数据库来查询最新数据,并回写到缓存。这样就会造成应用和数据库的负载增加,如果并发过高,会使数据库崩溃。
解决办法:可以使用分布式锁,保证对于每个key,只有一个线程去访问后端数据库,但是对于分布式锁的压力较大。也可以使用本地锁,通过本地锁限制只有一个线程去访问数据库查询数据,其它线程等前面的线程查到数据后,再去访问缓存。但是这种解决不了一个服务有多个节点的问题。还可以使用软过期来解决这个问题,就是自己设置缓存失效的时间,而不使用缓存服务器提供的过期时间,而是业务层在数据中存储过期时间,由业务程序判断是否过期并更新,在发现数据即将过期时,将缓存的失效延长,然后有一个线程去获取新数据,其他线程看到了延长时间,就继续使用旧数据,等派遣的线程获取新数据后在更新缓存。

缓存击穿缓存穿透和缓存雪崩是与 Redis 缓存相关的常见问题。这些问题主要出现在缓存系统无法有效地处理某些请求或者在高并发情况下。 1. 缓存击穿:指的是一个热点数据突然失效,而此时有大量并发请求同一份失效的数据,导致这些请求穿透缓存,直接访问数据库,从而导致数据库压力过大。为了避免缓存击穿,可以在缓存失效的时候,设置短暂的锁来阻止其他请求直接访问数据库,并在锁过期后重新加载缓存。 2. 缓存穿透:指的是查询一个不存在的数据,而此类请求会直接绕过缓存,直接访问数据库。这样的请求会导致大量无效的数据库查询,造成数据库压力过大。为了避免缓存穿透,可以在查询结果为空时,也将空值保存到缓存中,并设置一个较短的过期时间。 3. 缓存雪崩:指的是大规模缓存失效,导致所有请求都直接访问数据库。这种情况通常是由于缓存服务器故障、过期时间设置不当或者缓存数据集中过度等原因引起的。为了避免缓存雪崩,可以设置缓存的过期时间时加上一个随机值,使缓存失效时间分散开来;或者使用多级缓存,将请求分散到不同的缓存服务器上。 以上是对于缓存击穿缓存穿透和缓存雪崩的简要解释。在实际应用中,还可以结合具体的业务场景和实际需求采取一些其他的措施来防止这些问题的发生。
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