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Redis缓存雪崩、击穿、穿透的介绍与解决方式

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在使用redis做缓存的时候要面临的缓存雪崩、缓存击穿和缓存穿透这三个问题,这三个问题会导致大量的请求都积压到了数据库层,可能导致数据库宕机,进而导致整个程序无法正常使用。

本文介绍一下缓存雪崩、缓存击穿和缓存穿透是如何产生的?又要如何解决?

缓存雪崩

缓存雪崩是指大量的应用请求无法在Redis缓存中进行处理,然后应用将大量的请求发送到数据库层,导致数据库层的压力激增。

导致缓存雪崩一般是由两个原因导致的,一个是缓存中大量数据同时过期,另一个是Redis服务不可用。

缓存中大量数据同时过期

当某一个时刻,大量数据同时过期,应用再访问这些数据,就会发生缓存缺失,紧接着,应用就会把请求发送给数据库,从数据库中读取数据,如果应用的并发请求量很大,那么数据库的压力就很大了,会进一步影响到数据库的正常业务请求。

针对这种情况,这里提供两种解决方案:

给数据设置不同的过期时间;
服务降级,针对发生缓存雪崩,针对不同的数据采取不同的处理方式。当业务访问非核心数据时,暂时停止从缓存中查询数据,直接返回预定义信息、空值或错误信息;当业务应用访问的是核心数据,仍然允许查询缓存如果缓存缺失,也可以查询数据库。

Redis服务不可用

Redist宕机,无法处理请求,就会导致大量请求积压到数据库层,从而发生缓存雪崩。

针对Redis宕机导致服务雪崩这个情况,我们可以对服务进行熔断或请求限流。当一段时间间隔内,多次发生访问Redis失败,就进入熔断状态,一段时间之后允许少量请求通过,如果请求都执行成功,则退出熔断,如果请求仍失败,就在下一个时间段,再次允许少量请求通过,试探服务是否恢复。

通过主从节点的方式构建Redis缓存高可靠集群,如果Redis缓存的主节点故障宕机了,从节点还可以切换成主节点,继续提供缓存服务,避免了由于缓存实例宕机而导致的缓存雪崩问题。

缓存击穿

缓存击穿是指针对某个访问非常频繁的热点数据的请求,无法在缓存中进行处理,紧接着,访问该数据的大量请求,一下子就发送到了数据库,导致数据库压力激增,影响数据库处理其他请求。

对于这种情况的解决方案,一般情况下都是简单粗暴,对于访问特别频繁的数据,不设置过期时间,然后定时主动更新缓存。

缓存穿透

缓存穿透是指要访问的数据即不在Redis缓存中,也不在数据库中,导致请求在访问缓存时找不到,再去访问数据库,发现数据库中也没有要访问的数据,给缓存和数据库都带来压力。

出现缓击穿的场景

业务层误操作:缓存中和数据库中的数据都被误删除
恶意攻击:专门访问数据库中没有的数据。

针对第一种,我们可以在查询数据的时候,在Redis缓存一个空值或者业务层协商的缺省值,后续应用发送的后续请求再进行查询时,就可以直接从 Redis 中读取空值或缺省值,返回给业务应用了,避免了把大量请求发送给数据库处理,保持了数据库的正常运行。

针对第二种情况,可以增加布隆过滤器,快速判断数据是否存在,避免从数据库中查询是否存在,减轻数据库压力。

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