高并发下缓存雪崩、穿透、击穿了，这样挽救没毛病

朴灿烈づ我的快乐病毒、 2023-10-06 21:18 30阅读 0赞

### 缓存雪崩 ###

![图片][7b4656d2dce0359c38cae8e16a8af27f.png]

#### 举例 ####

双十一期间，所有用户一打开淘宝就是进入`首页`，首页的压力非常大，为了提高并发，将网站`首页数据`都缓存到`redis`里，所有的redis key`失效时间`都是`3小时`。

双十一当天大量用户`剁手狂欢`，这时候3个小时过去了，redis里首页的key`缓存全部失效`，这时候redis里查询不到数据了，只能去`数据库`中查询，造成数据库无法响应`挂掉`。

用户进不去首页没法剁手了，`马爸爸`就`不开心`了，把这个程序员外派到`非洲`了。

![图片][766c02bb5bc4de36b1665caa50af70ee.png]

#### 一句话总结 ####

在`高并发`下，大量缓存key在`同一时间失效`，大量请求直接落在数据库上，导致数据库宕机。

#### 解决方案 ####

*  随机设置key失效时间，避免大量key集体失效。
    
        setRedis（Key，value，time + Math.random() * 10000）；
 *  若是集群部署，可将热点数据均匀分布在不同的Redis库中也能够避免key全部失效问题
 *  不设置过期时间
 *  跑定时任务，在缓存失效前刷进新的缓存

### 缓存穿透 ###

![图片][82c318e49e338528060884ac22a4069a.png]

#### 举例 ####

老哥做了一个网站`火了`，动了别人的蛋糕，于是开始`疯狂攻击`老哥的网站，由于老哥`网络安全`方面学艺不精被人钻了空子。

某人用脚本疯狂的给老哥发送请求，查询 `id = -1` 的数据，redis并没有这样的数据，这时候就`穿透redis`，直接打到了`数据库`上。

半夜老哥在睡觉并没有察觉，他疯狂攻击老哥一晚上，结果把`数据库`搞挂了，然后老哥的`网站`也挂了。

#### 一句话总结 ####

`redis缓存`和`数据库`中没有相关数据(例用户直接携带`id<=0`的参数不断发起请求)，redis中没有这样的数据，`无法进行拦截`，直接被穿透到`数据库`，导致数据库压力过大宕机。

#### 解决方案 ####

*  对不存在的数据缓存到redis中，设置key，value值为null(不管是数据未null还是系统bug问题)，并设置一个短期过期时间段，避免过期时间过长影响正常用户使用。
 *  拉黑该IP地址
 *  对参数进行校验，不合法参数进行拦截
 *  `布隆过滤器` 将所有可能存在的数据哈希到一个足够大的`bitmap`(位图)中，一个一定不存在的数据会被 这个bitmap拦截掉，从而避免了对底层存储系统的查询压力。

### 缓存击穿 ###

![图片][a39ebda71dba30579303ca23523aee8c.png]

#### 举例 ####

双十一`马爸爸`突发奇想，想`拍卖`自己`穿了20年的老布鞋`，并且附带本人签名，程序员将该鞋的信息存到了redis中，设置了`3小时`过期。寻思3小时够他们抢了吧，但他低估了马爸爸的魅力。

该商品引起了一千万人关注，这些人不断的竞拍这双鞋，价格越拍越高，马爸爸乐开了花。

竞拍了`2小时59`分，马上要拍到一个亿了，突然这双鞋在redis里的key数据`过期了`，导致该key的大量请求，都打到了数据库，直接导致数据库挂掉了，服务无法响应。

竞拍到此结束，鞋没卖出去，马爸爸又不开心了，把这个程序员也`外派到非洲`了。

![图片][b024a0aff952c9b406f66e91088f88cd.png]

#### 一句话总结 ####

`某一个`热点key，在不停地扛着高并发，当这个热点key在`失效的一瞬间`，持续的高并发访问就`击破缓存`直接访问数据库，导致数据库宕机。

#### 解决方案 ####

*  设置热点数据"永不过期"
 *  `加上互斥锁`/`分布式锁`：上面的现象是多个线程同时去查询数据库的这条数据，那么我们可以在第一个查询数据的请求上使用一个互斥锁来锁住它
    
    其他的线程走到这一步拿不到锁就等着，等第一个线程查询到了数据，然后将数据放到redis缓存起来。后面的线程进来发现已经有缓存了，就直接走缓存
    
        # 简单的分布式锁实现，之后我们重点会讲分布式锁
        public String get(key) {
          String value = redis.get(key);
          if (value == null) { //代表缓存值过期
            //设置3min的超时，防止del操作失败的时候，下次缓存过期一直不能load db
            String keynx = key.concat(":nx");
            if (redis.setnx(keynx, 1, 3 * 60) == 1) { //代表设置成功
              value = db.get(key);
              redis.set(key, value, expire_secs);
              redis.del(keynx);
            } else {
              //这个时候代表同时候的其他线程已经load db并回设到缓存了，这时候重试获取缓存值即可
              sleep(50);
              get(key); //重试
            }
          } else {
            return value;        
          }
        }

### 最后总结 ###

雪崩是`大面积`的key缓存失效；穿透是redis里`不存在`这个缓存key；击穿是redis`某一个热点`key突然失效，最终的受害者都是数据库。

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