初探redis缓存击穿、穿透、雪崩问题

现分析Redis缓存使用过程失效的一些问题，在有缓存的情况下，查询数据的顺序是先查询缓存，如果查询到数据则直接返回数据，如果没有查询到数据，则到数据库中查询，数据库中有数据的话，将查询出的数据写到缓存并返给用户，写到缓存中的目的是以备下次查询时可以直接从缓存中获取信息，这本身是一个正常的查询过程，但是我们用redis的一个作用就是使用其缓存数据的作用，如果没有控制好其缓存设置，数据的查询可能就会出现一些问题，甚至影响系统的正常运行，现在总结redis缓存失效的三种情况及其对应的解决方法。

1、cache avalanche-缓存雪崩

缓存雪崩是指在一定时间内，缓存中大量的数据失效，导致大量的请求访问数据库，会给数据库产生很大的访问压力，导致CPU和内存过载，从而引起系统服务失败，这里有一个关键点，就是缓存中大量的数据甚至全部数据都不可用了，致使这种情况可能出现的原因有：

1）缓存服务器宕机了，甚至缓存集群都宕掉了

2）缓存服务器是好的，但是缓存中大量的数据在同一时期失效了

解决方案：

1）针对集群宕机，则需要部署高可用的redis集群服务，这是我们解决这一问题可以想到的办法，具体实现可以参考网友给出的一些方案，如https://blog.csdn.net/u014209205/article/details/82113258

2）缓存中大量的数据在同一时间失效了，这个很可能是因为在设置缓存有效时间时，将大量的数据的有效时间设置为一样导致的，比如所有数据的有效时间都设置为2分钟，如果并发量很高而且访问的数据又很多的话，可能有很多的数据的生效时间都是一样的，这样2分钟到了会有很多的数据失效，这时候大量的请求再来的时候会发现要查询的数据缓存中是不存在的， 则只能查询数据库，会在短时间内对数据库造成很大的访问压力，解决方法是可以为每个数据设置一个随机的有效时间，这样最起码不会导致大量的数据在同一时间失效

2、cache penetration-缓存穿透

缓存穿透是指反复高频查询那些根本不存在的数据（数据库中也不存在），根据查询数据的顺序，先缓存后查数据库，但是要查询的数据根本不存在，这时如果不实施相应的措施的话，会给数据库造成很大的访问压力，缓存也就失去了它存在的意义，针对这种问题，可以采用的解决方法是：

1）如果查询到的数据为空，也可以将这个空值存储到缓存中，缓存的有效时间设置的短一些

2）非法请求需要做认证拦截操作，接口层添加校验，如用户鉴权校验，id校验，id<=0的直接拦截

3）在查询redis缓存之前，使用布隆过滤器先进行查询，如果不存在则直接返回结果，详见https://zhuanlan.zhihu.com/p/348332384

3、cache breakdown-缓存击穿

缓存击穿是指，如果一个数据是一个热点数据，也就是有很多并发请求经常性地访问该数据，如果该数据在缓存中失效了，会导致大量的请求访问数据库，从而产生很大的查询压力，注意这里和雪崩还是有不同点的，那如何控制这些的热点数据以及访问这些热点数据的请求呢？可以直接想到的方案有：

1）不让热点数据失效，也就是将热点数据设置为永久有效的，热点数据的设置可参考：https://blog.csdn.net/fuqianming/article/details/99682764

2）对于访问热点数据的请求设置互斥锁，通过redis的setnx命令设置互斥锁

上面3点作为redis缓存失效问题的初探，深究起来其内容还是非常丰富的，但有时候感觉，像五柳先生之好读书而不求甚解其实有时候还是挺对的，现在的知识太多了，刚开始可以先了解一个概念，等用到的时候可以快速搜索出相关知识，再加以深度学习，这未尝不是一个学习的好办法......