本篇內(nèi)容介紹了“解決緩存雪崩、擊穿、穿透的方法是什么”的有關(guān)知識(shí)，在實(shí)際案例的操作過程中，不少人都會(huì)遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細(xì)閱讀，能夠?qū)W有所成！

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一.緩存雪崩

緩存雪崩一般指的是有大量的key在同一時(shí)間失效，此時(shí)有大量的請(qǐng)求同時(shí)發(fā)送至數(shù)據(jù)庫(kù)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)壓力突然增大，數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)生宕機(jī)。

解決方案：

1. 首先我們可以避免給大量數(shù)據(jù)設(shè)置同一過期時(shí)間。我們可以在用命令EXPIRE命令給每一條數(shù)據(jù)設(shè)置時(shí)間的時(shí)候，給這些數(shù)據(jù)多設(shè)置一個(gè)隨機(jī)（1-3分鐘）的隨機(jī)時(shí)間，這樣下來不同的數(shù)據(jù)有不同的過期時(shí)間，保證了數(shù)據(jù)在同一時(shí)間不會(huì)過期。

2. 除了設(shè)置過期時(shí)間，還可以使用服務(wù)降級(jí)，來應(yīng)對(duì)緩存雪崩。所謂的服務(wù)降級(jí)就是當(dāng)發(fā)生緩存雪崩的時(shí)候采用不同處理機(jī)制，

當(dāng)業(yè)務(wù)應(yīng)用訪問的是非核心數(shù)據(jù)（比如一些電商的一些屬性）時(shí)，通過暫停從緩存中查詢這些數(shù)據(jù)，而是自定義一些預(yù)定的數(shù)據(jù)，空值或者錯(cuò)誤信息。

當(dāng)業(yè)務(wù)應(yīng)用訪問的時(shí)核心數(shù)據(jù)（比如電商品的價(jià)格庫(kù)存）時(shí)，我們?cè)试S查詢緩存，如果緩存沒有命中，可以查詢數(shù)據(jù)庫(kù)通過數(shù)據(jù)庫(kù)查詢數(shù)據(jù)。

這樣一來，只有一部分查詢核心數(shù)據(jù)會(huì)發(fā)送到數(shù)據(jù)庫(kù)，減輕了數(shù)據(jù)庫(kù)的壓力。

除了大量數(shù)據(jù)同時(shí)過期還有一種方案會(huì)導(dǎo)致緩存雪崩，那就是redis發(fā)生了宕機(jī)，沒有辦法處理請(qǐng)求，這樣一下子請(qǐng)求全部到了數(shù)據(jù)庫(kù)層，從而發(fā)生緩存雪崩。

一般來說Redis的處理請(qǐng)求量能達(dá)到數(shù)萬(wàn)級(jí)別，而數(shù)據(jù)庫(kù)的處理請(qǐng)求能夠達(dá)到數(shù)千級(jí)別。Redis是數(shù)據(jù)庫(kù)的10倍多，當(dāng)發(fā)生Redis宕機(jī)的時(shí)候，可以想象數(shù)10倍的請(qǐng)求發(fā)送至數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)肯定會(huì)導(dǎo)致宕機(jī)。
此時(shí)，如果Redis宕機(jī)了，我們要通過其他方案來對(duì)應(yīng)緩存雪崩。解決方案如下：
1.是在業(yè)務(wù)系統(tǒng)中做服務(wù)熔斷或請(qǐng)求限流機(jī)制。
服務(wù)熔斷講的是，當(dāng)發(fā)生緩存雪崩時(shí)，為了防止引發(fā)連鎖的數(shù)據(jù)庫(kù)崩潰，甚至是整個(gè)系統(tǒng)崩潰，我們可以暫停對(duì)緩存的訪問。通俗的來說就是通過停止緩存服務(wù)，當(dāng)請(qǐng)求過來，我們不去處理請(qǐng)求，等到Redis服務(wù)恢復(fù)之后，再去處理請(qǐng)求，這樣當(dāng)大量請(qǐng)求發(fā)送時(shí)，可以保證數(shù)據(jù)的正常運(yùn)行。
在業(yè)務(wù)運(yùn)行的時(shí)間，我們可以通過服務(wù)器查看負(fù)載，緩存和數(shù)據(jù)庫(kù)cpu占有率和內(nèi)存利用率和訪問請(qǐng)求的數(shù)量。當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)所在的服務(wù)器請(qǐng)求量突然增加，此時(shí)就發(fā)生了緩存雪崩，我們可以啟動(dòng)服務(wù)熔斷，暫停用戶的訪問，從而減低數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問量。
這樣下來對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)可以起到很好的保護(hù)，對(duì)于業(yè)務(wù)來說造成了極大的影響。為了盡可能減少對(duì)業(yè)務(wù)的影響，我們可以采取限流的操作，通俗的來說限流操作，比如業(yè)務(wù)層每秒有一萬(wàn)的訪問量，此時(shí)Redis服務(wù)發(fā)生熔斷訪問的數(shù)量太多，可以進(jìn)行訪問限流，這時(shí)候我們只讓每秒一千個(gè)請(qǐng)求操作數(shù)據(jù)庫(kù)，可以避免較大數(shù)量的請(qǐng)求直接去請(qǐng)求數(shù)據(jù)庫(kù)，造成數(shù)據(jù)庫(kù)宕機(jī)。
2.是在服務(wù)中搭建Redis的可靠集群，當(dāng)主節(jié)點(diǎn)發(fā)生宕機(jī)時(shí)，此時(shí)選擇一個(gè)從節(jié)點(diǎn)來作為新的主節(jié)點(diǎn)，繼續(xù)提供服務(wù)，這樣有效的避免了緩存發(fā)生宕機(jī)時(shí)導(dǎo)致緩存雪崩問題。

二.緩存擊穿

1. 緩存擊穿指的是，針對(duì)一個(gè)請(qǐng)求非常頻繁的請(qǐng)求熱點(diǎn)數(shù)據(jù)，當(dāng)沒有辦法在緩存中進(jìn)行處理，緊接著，訪問該熱點(diǎn)數(shù)據(jù)的請(qǐng)求，全部請(qǐng)求到數(shù)據(jù)庫(kù)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)壓力倍增，影響其他業(yè)務(wù)的運(yùn)行。緩存擊穿的解決方案比較直接，對(duì)于特別頻繁的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，我們不要設(shè)置過期時(shí)間，這樣對(duì)于熱點(diǎn)數(shù)據(jù)的訪問在Redis中進(jìn)行，而Redis的高性能可以很好的處理并發(fā)訪問。

三.緩存穿透

緩存穿透指的是數(shù)據(jù)不在Redis，也不在數(shù)據(jù)庫(kù)中，導(dǎo)致請(qǐng)求緩存時(shí)沒有數(shù)據(jù)，發(fā)生緩存確實(shí)，在去訪問數(shù)據(jù)庫(kù)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中也沒有數(shù)據(jù)。緩存相當(dāng)于沒有設(shè)置一樣，應(yīng)用也無(wú)法從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取消息，這樣一來緩存相當(dāng)于沒有一樣，如果有大量的數(shù)據(jù)訪問，會(huì)給數(shù)據(jù)帶來巨大的壓力。

緩存穿透會(huì)發(fā)生在什么情況下，一般來說有兩種情況：

業(yè)務(wù)層操作失誤，緩存的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)被誤刪了，因此數(shù)據(jù)庫(kù)和緩存中都沒有數(shù)據(jù)。

惡意攻擊：專門訪問數(shù)據(jù)庫(kù)沒有的數(shù)據(jù)。

解決方案主要有三種：
1.緩存空值或者缺省值。
一旦發(fā)生緩存穿透，我們可以針對(duì)查詢的數(shù)據(jù)，在Redis中緩存一個(gè)空值或是和業(yè)務(wù)層協(xié)商確定的缺省值。緊接著，應(yīng)用發(fā)送的后續(xù)請(qǐng)求再進(jìn)行查詢時(shí)，就可以直接從Redis中讀取空值和缺省值，返回給業(yè)務(wù)，避免了請(qǐng)求都到數(shù)據(jù)庫(kù)層，保持了數(shù)據(jù)庫(kù)的正常運(yùn)行。
2.使用布隆過濾器，快速地判斷數(shù)據(jù)是否存在，避免從數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢。
布隆過濾器的原理解釋。布隆過濾器是由初始值為0的數(shù)據(jù)和N個(gè)哈希函數(shù)組成，可以快速地判斷數(shù)據(jù)是否存在。我們想要標(biāo)記某個(gè)數(shù)據(jù)可以通過三個(gè)操作完成標(biāo)記。
第一使用N個(gè)哈希函數(shù)，分別計(jì)算這個(gè)數(shù)據(jù)的哈希值，得到N個(gè)哈希值。
第二把這個(gè)哈希值對(duì)應(yīng)的N個(gè)哈希值對(duì)應(yīng)bit數(shù)組的長(zhǎng)度取模，得到每個(gè)哈希值所在數(shù)據(jù)中的位置。
第三我們把哈希值對(duì)應(yīng)二點(diǎn)數(shù)組中bit為設(shè)置為1，這就完成了在布隆過濾器中的數(shù)據(jù)標(biāo)記。
3.在請(qǐng)求入口的前端進(jìn)行請(qǐng)求檢測(cè)。緩存穿透的一個(gè)原因是有大量的惡意請(qǐng)求訪問不存在的數(shù)據(jù)，一個(gè)有效的方案就是將所訪問的請(qǐng)求進(jìn)行合法的檢測(cè)，把惡意的請(qǐng)求直接過濾，不讓請(qǐng)求到達(dá)緩存和數(shù)據(jù)庫(kù)層。這樣就不會(huì)出現(xiàn)緩存穿透。

這三大問題的應(yīng)對(duì)方案總結(jié)到如下表格。

問題原因解決方案緩存雪崩

大量數(shù)據(jù)同時(shí)過期

緩存服務(wù)器宕機(jī)

給緩存設(shè)置過期時(shí)間加隨機(jī)時(shí)間，避免大量數(shù)據(jù)同一時(shí)間過期

服務(wù)降級(jí)

服務(wù)熔斷，請(qǐng)求限流

Redis緩存主存集群

緩存擊穿訪問熱點(diǎn)數(shù)據(jù)不存在或者過期

不給熱點(diǎn)數(shù)據(jù)設(shè)置過期時(shí)間，一致保留

緩存擊穿緩存和數(shù)據(jù)庫(kù)中都沒有的數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問

緩存空值或缺省值

使用布隆過濾器快速判斷

請(qǐng)求入口前端對(duì)請(qǐng)求合法性檢查

盡可能地利用以下的方案：

• 針對(duì)緩存雪崩，合理的設(shè)置熱點(diǎn)key的過期時(shí)間，要搭建緩存高可靠的集群。

• 針對(duì)緩存擊穿，在緩存訪問非常頻繁的熱點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)，不要設(shè)置過期時(shí)間。

• 針對(duì)緩存穿透，提前在前端接口入口出對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行檢測(cè)，規(guī)范數(shù)據(jù)庫(kù)的刪除操作，避免數(shù)據(jù)誤刪。利用布隆過濾器。

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