redis缓存雪崩、穿透、击穿概念及解决办法

一、缓存雪崩

缓存雪崩:
redis挂掉了,请求全部走数据库
对缓存数据设置了相同的过期时间,导致缓存有段时间失效,请求全部走数据库
缓存雪崩,请求全部走数据库,数据库会挂掉,这样可能造成整个服务器坍塌
解决方案:

  1. 针对“对缓存数据设置了相同的过期时间,请求全部走数据库”
    在缓存的时候给过期时间设置一个随机值,这样就会大幅的减少缓存过期时间在同一时间
  2. 分事发前、事发中、事发后的解决
    事发前: 实现redis的高可用(利用redis cluster集群 或 主从+哨兵),减少redis挂掉
    事发中: 万一redis真的挂掉了,可以设置本地缓存(ehcache)+限流(hystrix),尽量避免我们数据库挂掉
    事发后:redis的持久化,重启redis后自动从磁盘上读取数,快速恢复缓存数据

二、缓存穿透

缓存穿透:
不停的访问一个数据库根本没有的数据,比如黑客在攻击数据库时会请求ID为负值的,但是数据库中不存在的数据时不会存到缓存中,这样就会导致数据库崩溃,服务宕机
解决方案:

  1. 当数据库查询没有数据时,将空对象设置到缓存中,并给此对象设置一个过期时间
  2. 在请求redis之前就做拦截,非法数据的拦截、过滤

三、缓存击穿

缓存击穿:
某个 key 非常热点,访问非常频繁,处于集中式高并发访问的情况,当这个 key 在失效的瞬间,大量的请求就击穿了缓存,直接请求数据库,就像是在一道屏障上凿开了一个洞
解决方案

  1. 将热点数据设置为永不过期
  2. 使用redis或者zookeeper的互斥锁,等一个请求构建万缓存之后再释放锁,进而其他请求才能访问此key( 一般使用此种方法来解决)

四、代码实现

1、防止缓存穿透源码实现

(1)使用的是Google的Bloom Filter
     <1>引入依赖
       <dependency>
			<groupId>com.google.guava</groupId>
			<artifactId>guava</artifactId>
		</dependency>
(2)使用双重验证锁解决高并发环境下的缓存穿透问题
@Service
public class StudentServiceImpl implements StudentService {
    @Autowired
    private StudentMapper studentMapper;
    //springboot自动配置的,直接注入到类中即可使用
    @Autowired
    private RedisTemplate<Object, Object> redisTemplate;
    /**
     * 查询所有学生信息,带有缓存
     * @return
     */
    public List<Student> getAllStudent() {
        //在高并发条件下,会出现缓存穿透
        List<Student> studentList = (List<Student>)redisTemplate.opsForValue().get("allStudent");
        if (null == studentList) {
            //5个人, 4个等,1个进入
            synchronized (this) {
    //双重检测锁,假使同时有5个请求进入了上一个if(null == studentList),
    //加了锁之后one by one 的访问,这里再次对缓存进行检测,尽一切可能防止缓存穿透的产生,但是性能会有所损失
                studentList = (List<Student>)redisTemplate.opsForValue().get("allStudent");
                if (null == studentList) {
                    studentList = studentMapper.getAllStudent();
                    redisTemplate.opsForValue().set("allStudent", studentList);System.out.println("请求的数据库。。。。。。");} else {//System.out.println("请求的缓存。。。。。。");
                }}} else {System.out.println("请求的缓存。。。。。。");
        }return studentList;}}	

2、防止缓存雪崩、缓存击穿源码实现

(1)加互斥锁,互斥锁参考代码如下:
 static Lock reenLock = new ReentrantLock();
   public List<String> getData04() throws InterruptedException {
       List<String> result = new ArrayList<String>();
       // 从缓存读取数据
       result = getDataFromCache();
       if (result.isEmpty()) {
           if (reenLock.tryLock()) {
               try {
                System.out.println("我拿到锁了,从DB获取数据库后写入缓存");
                   // 从数据库查询数据
                   result = getDataFromDB();
                   // 将查询到的数据写入缓存
                   setDataToCache(result);
               } finally {
                   reenLock.unlock();// 释放锁
               }
           } else {
               result = getDataFromCache();// 先查一下缓存
               if (result.isEmpty()) {
                 System.out.println("我没拿到锁,缓存也没数据,先小憩一下");
                   Thread.sleep(100);// 小憩一会儿
                   return getData04();// 重试
               }
           }
       }
       return result;
   }

3、缓存穿透、雪崩、击穿最终结果都是对数据库造成压力
(1)不管是使用双重检索还是加互斥锁,都是为了减轻DB压力
(2)一般情况下使用加互斥锁来实现

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