Redis缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩的原理和解决办法autofelix

vlambda
2022-04-24

Redis缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩的原理和解决办法autofelix

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1.前言

在大数据时代，由于网络请求的并发，导致的数据库I/O开销巨大，所以为了缓解数据库的压力，缓存技术必不可少，而这其中redis基本是服务器的缓存服务之一，虽然缓存技术很好用，但是也会出现各种各样的问题，这里就最常见的三种问题进行原理分析和解决，希望给大家带来帮助

缓存穿透：key中对应的缓存数据不存在，导致去请求数据库，造成数据库的压力倍增的情况
缓存击穿：redis过期后的一瞬间，有大量用户请求同一个缓存数据，导致这些请求都去请求数据库，造成数据库压力倍增的情，针对一个key而言
缓存雪崩：缓存服务器宕机或者大量缓存集中某个时间段失效，导致请求全部去到数据库，造成数据库压力倍增的情况，这个是针对多个key而言

2.缓存穿透的解决办法

常用方法可以采用布隆过滤器方法进行数据拦截，其次可以还有一种解决思路，就是如果请求的数据为空，将空值也进行缓存，就不会发生穿透情况

<?phpclass getPrizeList { /** * redis实例 * @var \Redis */ private $redis;  /** * @var string */ private $redis_key = '|prize_list';  /** * 过期时间 * @var int */ private $expire = 30;  /** * getPrizeList constructor. * @param $redis */ public function __construct($redis){ $this->redis = $redis; }  /** * @return array|bool|string */ public function fetch(){ $result = $this->redis->get($this->redis_key); if(!isset($result)) { //此处应该进行数据库查询... //如果查询结果不存在，给其默认空数组进行缓存 $result = []; $this->redis->set($this->redis_key, $result, $this->expire); }  return $result; }}

3.缓存击穿解决办法

使用互斥锁(mutex key),就是一个key过期时，多个请求过来允许其中一个请求去操作数据库，其他请求等待第一个请求成功返回结果后再请求。

<?phpclass getPrizeList { /** * redis实例 * @var \Redis */ private $redis;  /** * @var string */ private $redis_key = '|prize_list';  /** * @var string */ private $setnx_key = '|prize_list_setnx';  /** * 过期时间 * @var int */ private $expire = 30;  /** * getPrizeList constructor. * @param $redis */ public function __construct($redis){ $this->redis = $redis; }  /** * @return array|bool|string */ public function fetch(){ $result = $this->redis->get($this->redis_key); if(!isset($result)) { if($this->redis->setnx($this->setnx_key, 1, $this->expire)) { //此处应该进行数据库查询... //$result = 数据库查询结果; $this->redis->set($this->redis_key, $result, $this->expire); $this->redis->del($this->setnx_key); //删除互斥锁 } else { //其他请求每等待10毫秒重新请求一次 sleep(10); self::fetch(); } }  return $result; }}

4.缓存雪崩的解决办法

这种情况是因为多个key同时过期导致的数据库压力，一种方法可以在key过期时间基础上增加时间随机数，让过期时间分散开，减少缓存时间过期的重复率
另一种方法就是加锁排队，这种有点像上面缓存击穿的解决方式，但是这种请求量太大，比如5000个请求过来，4999个都需要等待，这必然是指标不治本，不仅用户体验性差，分布式环境下就更加复杂，因此在高并发场景下很少使用
最好的解决方法，是使用缓存标记，判断该标记是否过期，过期则去请求数据库，而缓存数据的过期时间要设置的比缓存标记的长，这样当一个请求去操作数据库的时候，其他请求拿的是上一次缓存数据

<?phpclass getPrizeList { /** * redis实例 * @var \Redis */ private $redis;  /** * @var string */ private $redis_key = '|prize_list';  /** * 缓存标记key * @var string */ private $cash_key = '|prize_list_cash';  /** * 过期时间 * @var int */ private $expire = 30;  /** * getPrizeList constructor. * @param $redis */ public function __construct($redis){ $this->redis = $redis; }  /** * @return array|bool|string */ public function fetch(){ $cash_result = $this->redis->get($this->cash_key); $result = $this->redis->get($this->redis_key); if(!$cash_result) { $this->redis->set($this->cash_key, 1, $this->expire); //此处应该进行数据库查询... //$result = 数据库查询结果, 并且设置的时间要比cash_key长，这里设置为2倍; $this->redis->set($this->redis_key, $result, $this->expire * 2); }  return $result; }}

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