一、緩存穿透

定義：查詢一個(gè)不存在的數(shù)據(jù)，Mysql查詢不到數(shù)據(jù)也不會(huì)直接寫入緩存，導(dǎo)致每次請(qǐng)求都要查數(shù)據(jù)庫(kù)

兩個(gè)解決方案：

1. 緩存空數(shù)據(jù)
   優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單
   缺點(diǎn)：消耗內(nèi)存，可能發(fā)生不一致問題

2. 使用布隆過濾器（作用：攔截不存在的數(shù)據(jù)）
   優(yōu)點(diǎn)：內(nèi)存占用較少
   缺點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，存在誤判

舉例說(shuō)明：根據(jù)文章id查詢文章，請(qǐng)求路徑如下：
一個(gè)get請(qǐng)求： api/enws/getById/1

正常緩存流程：根據(jù)id到redis中爬取數(shù)據(jù)，若找到數(shù)據(jù)則返回結(jié)果；若redis中未找到，再到數(shù)據(jù)庫(kù)中查找，將結(jié)果返回，返回前需將數(shù)據(jù)庫(kù)中查到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于redis中

緩存穿透是查詢一個(gè)不存在的數(shù)據(jù)，Mysql查詢不到數(shù)據(jù)也不會(huì)直接寫入緩存，導(dǎo)致每次請(qǐng)求都要查數(shù)據(jù)庫(kù)。導(dǎo)致這種情況一般是由于系統(tǒng)被惡意攻擊，請(qǐng)求路徑被獲取后制造假id（0、復(fù)數(shù)、很大的值），瘋狂沖擊數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)并發(fā)并不高，請(qǐng)求達(dá)到一定量就會(huì)造成宕機(jī)

關(guān)于布隆過濾器

二、緩存擊穿

定義：給某個(gè)key設(shè)置過期時(shí)間，當(dāng)key過期時(shí)，剛好這個(gè)時(shí)間點(diǎn)key有大量的并發(fā)請(qǐng)求，這些并發(fā)請(qǐng)求可能瞬間把DB壓垮。

雖然我們?cè)俨樵儠r(shí)把數(shù)據(jù)同步到redis，但可能在緩存重建時(shí)，存入的是多個(gè)表匯總的結(jié)果，可能需要分組統(tǒng)計(jì)花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間，比如花費(fèi)了50毫秒，這時(shí)若有大量請(qǐng)求數(shù)據(jù)庫(kù)是承受不住的。

兩個(gè)解決方案：

1. 互斥鎖

2. 邏輯過期

互斥鎖：強(qiáng)一致性、性能差
比如：跟錢相關(guān)的業(yè)務(wù)需要保證強(qiáng)一致性
互斥鎖文字描述：線程1請(qǐng)求查詢，在redis中未查詢到緩存數(shù)據(jù)，于是獲取互斥鎖，查詢數(shù)據(jù)庫(kù)重建緩存數(shù)據(jù)，寫入緩存，釋放鎖；線程1進(jìn)行的同時(shí)線程2也請(qǐng)求查詢未命中，于是獲取互斥鎖但失敗了，只能休眠會(huì)再一直重試到緩存命中。
互斥鎖的作用：確保任意時(shí)刻只有一個(gè)線程可以訪問共享資源，從而避免數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)和不一致問題。

邏輯過期：高可用、性能優(yōu)
比如：互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，更加注重用戶體驗(yàn)
邏輯過期文字描述：線程1查詢緩存，發(fā)現(xiàn)邏輯時(shí)間已過期，獲取互斥鎖后，開啟新線程2查詢數(shù)據(jù)庫(kù)重建緩存數(shù)據(jù)、寫入緩存并重置邏輯過期時(shí)間、釋放鎖，同時(shí)線程1中繼續(xù)并返回過期數(shù)據(jù)。線程1進(jìn)行的同時(shí)線程3也查詢發(fā)現(xiàn)邏輯時(shí)間過期，獲取互斥鎖失敗后返回過期數(shù)據(jù)。當(dāng)線程4命中緩存并沒有過期，就可以獲得最新查詢數(shù)據(jù)了。

三、緩存雪崩

定義：指同一時(shí)段大量緩存key同時(shí)失效或Redis服務(wù)宕機(jī)，導(dǎo)致大量請(qǐng)求達(dá)到數(shù)據(jù)庫(kù)造成巨大壓力。

解決方案

1. 給不同key的TTL添加隨機(jī)值（給不同key設(shè)置不同的過期時(shí)間）

2. 利用redis集群服務(wù)的可用性，比如哨兵模式、集群模式（解決redis宕機(jī)問題）

3. 給緩存業(yè)務(wù)添加降級(jí)限流策略，例如ngxin、spring cloud gateway

4. 給業(yè)務(wù)添加多級(jí)緩存，例如Guava、Caffeine

降級(jí)可作為系統(tǒng)的保底策略，適用于穿透、擊穿、雪崩

四、雙寫一致性

定義：當(dāng)修改了數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)也要更新緩存的數(shù)據(jù)，保持緩存和數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)一致

• 讀操作：緩存命中，直接返回；緩存未命中查詢數(shù)據(jù)庫(kù)，寫入緩存，設(shè)定超時(shí)時(shí)間

• 寫操作：延遲雙刪

先刪除緩存，還是先修改數(shù)據(jù)庫(kù)？

先刪除緩存，再修改數(shù)據(jù)庫(kù)

• 正常情況：

• 出現(xiàn)臟數(shù)據(jù)情況：

修改數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)前被其他線程寫入緩存，導(dǎo)致緩存與數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)不一致

先修改操作數(shù)據(jù)庫(kù)，再刪除緩存

• 正常情況：
  

• 出現(xiàn)臟數(shù)據(jù)情況：

線程1得到的返回的結(jié)果寫入緩存，與線程2更新的數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)對(duì)不上

所以不管先刪除緩存，還是先修改數(shù)據(jù)庫(kù)都會(huì)出現(xiàn)臟數(shù)據(jù)，應(yīng)該采取延遲雙刪的方法，即刪除兩次緩存，可以降低臟數(shù)據(jù)的出現(xiàn)。延遲刪除是因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)是主存模式，延遲刪除讓主節(jié)點(diǎn)把數(shù)據(jù)同步到從節(jié)點(diǎn)，但延遲刪除也只是控制了一部分臟數(shù)據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)，由于延遲時(shí)間不好確認(rèn)，也有臟數(shù)據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)，做不到絕對(duì)的強(qiáng)一至。

如何保持強(qiáng)一致性？

1. 可以采用分布式鎖（互斥鎖）

強(qiáng)一致，性能低

一般存入緩存的數(shù)據(jù)都是讀多寫少，用讀寫鎖來(lái)進(jìn)行控制

• 共享鎖：加鎖后其他線程可以共享讀操作

• 排他鎖：加鎖后阻塞其他線程讀寫操作

具體代碼操作：

• 讀操作
  

• 寫操作
  

2. 異步通知保證數(shù)據(jù)的最終一致性

利用異步通知解決數(shù)據(jù)同步問題

• MQ

• canal

它是基于mysql的主從同步實(shí)現(xiàn)
當(dāng)有數(shù)據(jù)修改寫入數(shù)據(jù)庫(kù)后，數(shù)據(jù)庫(kù)一旦變化就會(huì)記錄到BINLOG日志文件中，cannal通過binlog數(shù)據(jù)文件獲取變化，我們就可以在緩存服務(wù)獲取變化的數(shù)據(jù)，然后更新到緩存

五、持久化

兩種方式：RDB、AOF

1. RDB(redis數(shù)據(jù)備份文件，也叫數(shù)據(jù)快照)

將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)存到磁盤中，當(dāng)redis實(shí)例故障重啟后，從磁盤讀取快照文件，恢復(fù)數(shù)據(jù)

人工主動(dòng)備份：

redis內(nèi)部有觸發(fā)RBG的機(jī)制，可以在redis.conf文件中找到

2. AOF（追加文件，redis處理的每一個(gè)命令都記錄在AOF文件，可看作是命令日志文件）
   

六、數(shù)據(jù)過期策略

Redis過期刪除策略：惰性刪除 + 定期刪除兩種策略配合使用

1. 惰性刪除

定義：訪問key時(shí)再判斷是否過期，過期則刪除，反之返回key

    ?    ?優(yōu)點(diǎn)：對(duì)CPU友好
    ?    ?缺點(diǎn)：對(duì)內(nèi)存不友好

2. 定期刪除

定義：每隔一段時(shí)間，會(huì)從一定數(shù)量的數(shù)據(jù)庫(kù)中取出一定數(shù)量的隨機(jī)key進(jìn)行檢查，并刪除其中的過期key（隨之時(shí)間推一會(huì)遍歷所有key，把所有過期key刪除）

• 定期刪除分兩種模式：SLOW、FAST

• ?SLOW模式是定時(shí)任務(wù)，執(zhí)行頻率默認(rèn)為10hz，每次不超過25ms，以通過修改配置文件redis.conf的hz選項(xiàng)來(lái)調(diào)整次數(shù)

• FAST模式執(zhí)行頻率不固定，但兩次間隔不低于2ms，每次耗時(shí)不好過1ms

優(yōu)點(diǎn)：可通過限制刪除操作執(zhí)行時(shí)長(zhǎng)和頻率減少刪除操作對(duì)CPU的影響，另外定期刪除能有效釋放過期鍵占用的內(nèi)存
缺點(diǎn)：難以確定刪除操作執(zhí)行的時(shí)長(zhǎng)和頻率

七、數(shù)據(jù)淘汰策略

定義：當(dāng)redis內(nèi)存不足想添加新key，會(huì)按照某種規(guī)則將內(nèi)存數(shù)據(jù)刪除，這種數(shù)據(jù)刪除規(guī)則被成為內(nèi)存的淘汰策略

• redis支持8中不同策略來(lái)選擇刪除key

1. noeviction：不淘汰任何key，但內(nèi)存滿不語(yǔ)序?qū)懭胄聰?shù)據(jù)，默認(rèn)策略

使用建議

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