Redis缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩

Redis 缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩

一、概述

在使用 Redis 作为缓存系统时，可能会遇到缓存穿透、缓存击穿和缓存雪崩等问题。这些问题可能会导致系统性能下降，甚至引发系统崩溃。因此，了解并掌握这些问题的原因及解决方案对于保障系统稳定性至关重要。

二、缓存穿透

1. 定义： 缓存穿透是指查询一个不存在的数据，由于缓存中也没有该数据，导致每次请求都会直接查询数据库，而数据库也没有该数据，造成不必要的数据库压力。
2. 解决方案：

• 缓存空对象：当查询的数据不存在时，将一个空对象或特定标识缓存起来，并设置一个较短的过期时间。这样，在有效期内，相同的查询请求将直接返回缓存中的空对象，而不会查询数据库。
• 布隆过滤器：使用布隆过滤器来过滤可能不存在的查询请求，减轻数据库压力。

三、缓存击穿

1. 定义： 缓存击穿是指当某个热点数据在缓存中过期时，恰好有大量并发请求访问该数据，由于缓存已过期，这些请求将直接查询数据库，导致数据库瞬间压力过大，甚至崩溃。
2. 解决方案：

• 互斥锁：在查询数据库前，使用互斥锁（如 Redis 的 SETNX 命令）确保只有一个请求能够查询数据库，其他请求则等待第一个请求查询完成后更新缓存。
• 异步更新缓存：通过后台任务异步更新缓存，避免在请求高峰期对数据库造成过大压力。

四、缓存雪崩

1. 定义： 缓存雪崩是指当大量缓存数据在同一时间过期，或者 Redis 服务不可用时，大量请求将直接访问数据库，导致数据库瞬间压力过大，系统性能急剧下降。
2. 解决方案：

• 缓存数据随机过期：为避免大量缓存数据同时过期，可以为每个缓存数据设置一个随机的过期时间，以分散过期时间点。
• Redis 高可用部署：通过 Redis 集群、主从复制等方案提高 Redis 的可用性，降低单点故障风险。
• 降级与熔断：在发生缓存雪崩时，通过降级策略返回部分数据或错误提示，同时启动熔断机制，暂时屏蔽对数据库的访问，保护系统稳定。

五、对比

• 缓存穿透：redis中无该数据，数据库也无数据。每次都会查询数据库
• 缓存击穿：redis无数据，数据库中有数据。每次都会查询数据库
• 缓存雪崩：redis本来有数据，但Redis宕机或大面积的key同时过期。导致大量查询数据库

六、总结

缓存穿透、缓存击穿和缓存雪崩是 Redis 缓存系统中常见的问题。了解这些问题的原因及表现形式，并掌握相应的解决方案，对于确保系统稳定性和性能至关重要。在实际应用中，应根据具体业务场景和需求选择合适的解决方案，并不断优化和调整系统配置，以达到最佳的性能和稳定性。