Redis 面试常见问题———缓存雪崩、缓存击穿以及缓存穿透
在开发中会面临缓存异常可能会出现三个问题,分别是缓存雪崩、缓存击穿和缓存穿透。这三个问题会导致大量请求从缓存转移到数据库,如果请求的并发量很大的话,就会导致数据库崩溃。所以在面试官也会经常问这些问题。
缓存雪崩
缓存雪崩是指大量的请求无法在缓存中处理,从而将请求转移到数据库中,导致数据压力倍增。一个Redis实例可以支持万级别的并发请求,而单个数据库只能支持千级别的并发请求。两者处理请求并发能力相差十倍,数据库会由于压力过大而导致雪崩。
这里雪崩一般是由两个原因组成,很多文章只写缓存同时过期的情况。
原因一:缓存中大量的数据同时过期
一般设置缓存数据会设置缓存时间,在某一时刻,大量的缓存同时过期,此时如果有请求访问这些数据的话,缓存不存在,会将请求转移到数据库,如果这些的请求量比较大的,导致数据库的压力增大,严重会导致数据库崩溃。
针对大量缓存同时失效带来的雪崩,有两种解决方案。
方案一: 过期时间设置随机值
应该避免给数据设置相同的过期时间,在设置过期时间时,增加一点随机值。
setRedis(key, value, time + Math.random() * 10000);
方案二: 服务降级
服务降低,比如使用hystrix,是指发生雪崩时,针对不同的数据采取不同的处理方式。
- 请求数据是非核心数据(比如商品属性),暂时停止从缓存查询数据,直接返回预定信息、空值或者错误值。
- 请求数据是核心数据(比如商品库存、价格),仍然查询缓存,如果缓存缺失,继续在数据库读取。
原因二: redis 服务挂了
redis服务发生宕机,无法处理请求,这就会导致全部转移到数据库去,发生雪崩。
方案一: 添加服务熔断
服务熔断,就是发生雪崩时,暂停对缓存的访问。等redis服务恢复正常后,再允许访问缓存。
对redis所在的服务器进行指标监控,比如QPS、CPU使用率、内存使用率等,如果发现redis服务宕机,而数据库请求压力倍增,此时可以启动熔断机制,暂停对缓存和数据库的访问,比如使用Hystrix服务熔断。
但是暂停对缓存系统的访问,但是对整个业务系统影响很大,导致很多数据不能查看。为了减少这种影响还有另一个方案:请求限流。
方案二: 请求限流
请求限流,就是限制前端请求每秒请求量,使得数据库能承受前端全部请求。
比如前端允许每秒访问1000次,其中900请求缓存,100次才请求数据库。
一旦发生雪崩,数据库每秒请求激增到1000次,此时启动请求限流,在前端入口只允许每秒请求100次,过多的请求直接拒绝。
无论使用服务熔断或请求限流都是是发生雪崩后处理,这里还有事先预防的方案。
通过主从节点的方式构建redis集群,如果redis主节点宕机,从节点可以切换成主节点。
缓存击穿
缓存击穿是指,针对某个访问缓存非常频繁,无法在缓存中处理,访问该数据的请求一下子都请求数据库,导致数据库压力倍增。
方案一:不设置过期时间
对于访问特别频繁的热点数据,就不设置过期时间
方案二:使用互斥锁
如果缓存失效,只有拿到锁才能访问数据库,降低数据库并发访问。
缓存雪崩和缓存击穿的差别在于雪崩是大量的缓存,击穿是单一的缓存。
缓存穿透
缓存穿透是指访问的数据既不在redis缓存中,也不在数据库中,因为数据库也不存在数据,也无法将数据库数据写入缓存中,每次请求都要请求缓存和服务器。不过这样也导致系统性能下降。
缓存穿透会发生如下两种情况:
- 误操作,删除了缓存和数据的数据。
- 恶意攻击: 专门访问数据库中不存在的数据。
方案一: 缓存空值或缺省值
发生缓存穿透,在redis中缓存一个空值或者实现预选设置好的值(比如0),后续请求查询直接在redis中读取空值或者缺省值。
方案二: 使用布隆过滤器
- 布隆过滤器由一个初值都为0的bit数组和N个哈希函数组成,可以用来快速判断某个数据是否存在。当数据写入数据库时,布隆过滤器会通过三个操作完成标记:
- 使用N个hash函数,分别计算这个数据的hash值,得到N个hash值。
- 把这N个hash值对bit数组的长度取模,得到每个hash值在数组中对位置。
- 把对应位置设置为1。如果数据不存在,那么就没用使用布隆过滤器标记过数据,那么,bit数组对应的bit位为零。只要bit数组有一个不为1,就表明布隆过滤器就没标记过该数据。
- 把数据写入数据库时,使用布隆过滤器做标记
- 当缓存消失后,在去数据库查询之前,通过查询布隆过滤器判断数据是否存在,如果不存在,就不查询数据库。
还有在请求入库添加检测,把恶意请求(参数不合理、参数非法、参数不存在或者id小于0)直接过滤掉。
电商系统举例
- 缓存雪崩
* 电商首页数据(电脑端、手机端),比如分类。设置这一类的缓存需要给过期时间添加随机数
- 缓存击穿
- 电商首页的猜你喜欢商品,不设置超时时间,或者设置互斥锁
- 电商首页的猜你喜欢商品,不设置超时时间,或者设置互斥锁
- 缓存穿透
- 电商商品详情中请求不存在的id,首先要设置入口验证,然后使用布隆过滤器,不存在直接返回
总结
缓存雪崩和缓存击穿主要是数据不在缓存上,而缓存穿透是数据既不在缓存上,也不在数据上。
- 缓存雪崩
- 给过期时间加上小的随机数
- 服务降级
- 服务熔断
- 请求限流
- redis 设置主从集群
- 缓存击穿
- 不设置过期时间
- 缓存穿透
- 入口进行合法性验证
- 使用空值或者缺省值
- 使用布隆过滤器快速判断
预防方案
使用服务降低、请求熔断、请求限制会影响用户使用体验,最好使用预防方案。
- 针对缓存雪崩,合理设置数据过期时间,以及搭建redis主从集群。
- 针对缓存击穿,不要设置过期时间。
- 针对缓存穿透,在请求入口做规范校验,以及使用布隆过滤器判断数据是否存在。
参考
Redis 面试常见问题———缓存雪崩、缓存击穿以及缓存穿透的更多相关文章
- 老司机带你玩转面试(2):Redis 过期策略以及缓存雪崩、击穿、穿透
前文回顾 建议前一篇文章没看过的同学先看下前面的文章: 「老司机带你玩转面试(1):缓存中间件 Redis 基础知识以及数据持久化」 过期策略 Redis 的过期策略都有哪些? 在聊这个问题之前,一定 ...
- Redis缓存雪崩、击穿、穿透
参考大佬 前言 Redis在互联网技术存储方面使用如此广泛,几乎所有的后端技术面试官都要在Redis的使用和原理方面对小伙伴们进行360°的刁难.作为一个在互联网公司面一次拿一次offer的面霸(请允 ...
- Redis系列三 - 缓存雪崩、击穿、穿透
前言 从学校出来,做开发工作也有一定时间了,最近有想系统地进一步深入学习,但发现基础知识不够扎实,故此来回顾基础知识,进一步巩固.加深印象. 最初开始接触编程时,总是自己跌跌撞撞.不断摸索地去学习,再 ...
- 第三节:Redis缓存雪崩、击穿、穿透、双写一致性、并发竞争、热点key重建优化、BigKey的优化 等解决方案
一. 缓存雪崩 1. 含义 同一时刻,大量的缓存同时过期失效. 2. 产生原因和后果 (1). 原因:由于开发人员经验不足或失误,大量热点缓存设置了统一的过期时间. (2). 产生后果:恰逢秒杀高峰, ...
- Redis面试常见问题(一)
一.redis 简介简单来说 redis 就是一个数据库,不过与传统数据库不同的是 redis 的数据是存在内存中的,所以读写速度非常快,因此 redis 被广泛应用于缓存方向.另外,redis 也经 ...
- (转)面试前必知Redis面试题—缓存雪崩+穿透+缓存与数据库双写一致问题
背景:redis问题在面试过程中经常被问到,对于常见问题一定不能放过. 面试前必知Redis面试题—缓存雪崩+穿透+缓存与数据库双写一致问题 一.缓存雪崩 1.1什么是缓存雪崩? 如果缓存数据设置的过 ...
- Redis缓存穿透、缓存击穿以及缓存雪崩
作为一个内存数据库,redis也总是免不了有各种各样的问题,这篇文章主要是针对其中三个问题进行讲解:缓存穿透.缓存击穿和缓存雪崩.并给出一些解决方案.这三个问题是基本问题也是面试常问问题. 这篇文章我 ...
- 面试前必知Redis面试题—缓存雪崩+穿透+缓存与数据库双写一致问题
今天来分享一下Redis几道常见的面试题: 如何解决缓存雪崩? 如何解决缓存穿透? 如何保证缓存与数据库双写时一致的问题? 一.缓存雪崩 1.1什么是缓存雪崩? 回顾一下我们为什么要用缓存(Redis ...
- 什么是redis缓存穿透, 缓存雪崩, 缓存击穿
什么是redis? redis是一个非关系型数据库,相对于其他数据库而言,它的查询速度极快,且能承受的瞬时并发量非常的高.所以常常被用来存放网站的缓存,以减少主要数据库(如mysql)的服务器压力. ...
随机推荐
- 三大操作系统对比使用之·Windows10
时间:2018-10-29 记录:byzqy 本篇是一篇个人对Windows系统使用习惯.技巧和应用推荐的文档,在此记录.分享和后续查询备忘. 打开终端: Win+R,调出"运行" ...
- Java - 记录01_开发环境搭建
时间:2017-07-04 记录:byzqy 一.什么是JDK JDK(Java Development Kit):Java开发工具集,即Java语言的软件开发工具包. SDK(Software De ...
- 源码解析.Net中Middleware的实现
前言 本篇继续之前的思路,不注重用法,如果还不知道有哪些用法的小伙伴,可以点击这里,微软文档说的很详细,在阅读本篇文章前,还是希望你对中间件有大致的了解,这样你读起来可能更加能够意会到意思.废话不多说 ...
- Nginx从安装到虚拟主机、https加密、重定向的设置
编译前的设置: 在源代码文件中把版本号注释掉,这是为了防止针对特定版本的恶意攻击 关闭编译时的调试模式 解决编译前的依赖性 进行配置参数: 对参数进行解读: 编译和安装: 做软链接方便调用: 创建ng ...
- 代码保留格式(高亮)复制到Word(转载)
将代码保持高亮复制粘贴到word上,一些方法如下: 方法一:借助网站http://www.planetb.ca/syntax-highlight-word/(代码有编号,整体排版精美令人舒适,但语言有 ...
- DorisDB升级为StarRocks,全面开源!
今天被朋友圈刷屏了,StarRocks开源--携手未来,星辰大海! 原文链接:StarRocks开源--携手未来,星辰大海! 可能大家对StarRocks不太熟悉,但是DorisDB想必都是听说过的. ...
- Java 字符串格式化和工具类使用
前言 我们在做项目时候经常需要对字符串进行处理,判断,操作,所以我就总结了一下java 字符串一些常用操作,和推荐比较好用我在自用的工具类,毕竟有轮子我们自己就不用重复去写了,提供开发效率,剩下的时间 ...
- NRF52832空中升级DFU
Secure DFU环境搭建 升级原理,加密原理在此不做描述,详情参考http://www.cnblogs.com/iini/p/9314246.html 1.工具一览 gcc-arm-none-ea ...
- 手工添加数据到Chart
private void button1_Click(object sender, EventArgs e) { //清除Series chart1.Series.Clear(); Random ra ...
- 部署yum仓库以及NFS共享服务
目录: 一.YUM概述 二.准备安装源 三.访问YUM仓库 四.本地YUM仓库 五.YUM工具概述 六.软件包查询.安装.卸载 七.NFS共享 一.YUM概述 YUM(Yellow dog Updat ...