一、緩存穿透

1、概念

緩存穿透的概念很簡單，用戶想要查詢一個(gè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)redis內(nèi)存數(shù)據(jù)庫沒有，也就是緩存沒有命中，于是向持久層數(shù)據(jù)庫查詢。發(fā)現(xiàn)也沒有，于是本次查詢失敗。當(dāng)用戶很多的時(shí)候，緩存都沒有命中，于是都去請(qǐng)求了持久層數(shù)據(jù)庫。這會(huì)給持久層數(shù)據(jù)庫造成很大的壓力，這時(shí)候就相當(dāng)于出現(xiàn)了緩存穿透。

這里需要注意和緩存擊穿的區(qū)別，緩存擊穿，是指一個(gè)key非常熱點(diǎn)，在不停的扛著大并發(fā)，大并發(fā)集中對(duì)這一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行訪問，當(dāng)這個(gè)key在失效的瞬間，持續(xù)的大并發(fā)就穿破緩存，直接請(qǐng)求數(shù)據(jù)庫，就像在一個(gè)屏障上鑿開了一個(gè)洞。

為了避免緩存穿透其實(shí)有很多種解決方案。下面介紹幾種。

2、解決方案

（1）布隆過濾器

布隆過濾器是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，垃圾網(wǎng)站和正常網(wǎng)站加起來全世界據(jù)統(tǒng)計(jì)也有幾十億個(gè)。網(wǎng)警要過濾這些垃圾網(wǎng)站，總不能到數(shù)據(jù)庫里面一個(gè)一個(gè)去比較吧，這就可以使用布隆過濾器。假設(shè)我們存儲(chǔ)一億個(gè)垃圾網(wǎng)站地址。

可以先有一億個(gè)二進(jìn)制比特，然后網(wǎng)警用八個(gè)不同的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器（F1,F2, …,F8） 產(chǎn)生八個(gè)信息指紋（f1, f2, …, f8）。接下來用一個(gè)隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器 G 把這八個(gè)信息指紋映射到 1 到1億中的八個(gè)自然數(shù) g1, g2, …,g8。最后把這八個(gè)位置的二進(jìn)制全部設(shè)置為一。過程如下：

有一天網(wǎng)警查到了一個(gè)可疑的網(wǎng)站，想判斷一下是否是XX網(wǎng)站，首先將可疑網(wǎng)站通過哈希映射到1億個(gè)比特位數(shù)組上的8個(gè)點(diǎn)。如果8個(gè)點(diǎn)的其中有一個(gè)點(diǎn)不為1，則可以判斷該元素一定不存在集合中。

那這個(gè)布隆過濾器是如何解決redis中的緩存穿透呢？很簡單首先也是對(duì)所有可能查詢的參數(shù)以hash形式存儲(chǔ)，當(dāng)用戶想要查詢的時(shí)候，使用布隆過濾器發(fā)現(xiàn)不在集合中，就直接丟棄，不再對(duì)持久層查詢。

這個(gè)形式很簡單。

2、緩存空對(duì)象

當(dāng)存儲(chǔ)層不命中后，即使返回的空對(duì)象也將其緩存起來，同時(shí)會(huì)設(shè)置一個(gè)過期時(shí)間，之后再訪問這個(gè)數(shù)據(jù)將會(huì)從緩存中獲取，保護(hù)了后端數(shù)據(jù)源

但是這種方法會(huì)存在兩個(gè)問題：

1. 如果空值能夠被緩存起來，這就意味著緩存需要更多的空間存儲(chǔ)更多的鍵，因?yàn)檫@當(dāng)中可能會(huì)有很多的空值的鍵；

2. 即使對(duì)空值設(shè)置了過期時(shí)間，還是會(huì)存在緩存層和存儲(chǔ)層的數(shù)據(jù)會(huì)有一段時(shí)間窗口的不一致，這對(duì)于需要保持一致性的業(yè)務(wù)會(huì)有影響。

二、緩存雪崩

1、概念

緩存雪崩是指，緩存層出現(xiàn)了錯(cuò)誤，不能正常工作了。于是所有的請(qǐng)求都會(huì)達(dá)到存儲(chǔ)層，存儲(chǔ)層的調(diào)用量會(huì)暴增，造成存儲(chǔ)層也會(huì)掛掉的情況。

2、解決方案

（1）redis高可用

這個(gè)思想的含義是，既然redis有可能掛掉，那我多增設(shè)幾臺(tái)redis，這樣一臺(tái)掛掉之后其他的還可以繼續(xù)工作，其實(shí)就是搭建的集群。

（2）限流降級(jí)

這個(gè)解決方案的思想是，在緩存失效后，通過加鎖或者隊(duì)列來控制讀數(shù)據(jù)庫寫緩存的線程數(shù)量。比如對(duì)某個(gè)key只允許一個(gè)線程查詢數(shù)據(jù)和寫緩存，其他線程等待。

（3）數(shù)據(jù)預(yù)熱

數(shù)據(jù)加熱的含義就是在正式部署之前，我先把可能的數(shù)據(jù)先預(yù)先訪問一遍，這樣部分可能大量訪問的數(shù)據(jù)就會(huì)加載到緩存中。在即將發(fā)生大并發(fā)訪問前手動(dòng)觸發(fā)加載緩存不同的key，設(shè)置不同的過期時(shí)間，讓緩存失效的時(shí)間點(diǎn)盡量均勻。