Redis缓存穿透、击穿和雪崩

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图中的上半部分可理解为缓存雪崩，下半部分可理解为缓存穿透，接下来一起学习

一. 缓存穿透

概念

简而言之：数据查不到

用户想要查询一个数据，发现redis内存数据库没有，也就是缓存没有命中，于是向持久层数据库查询。发现也没有，于是本次查询失败。当用户很多的时候，缓存都没有命中，于是都去请求了持久层数据库。这会给持久层数据库造成很大的压力，这时候就相当于出现了缓存穿透。

解决方案

1. 布隆过滤器：是一种数据结构，对所有可能查询的参数以hash形式存储，在控制层先进行校验，不符合则丢弃，从而避免了对底层存储系统的查询压力;

2. 缓存空对象：当存储层不命中后，即使返回的空对象也将其缓存起来，同时会设置一个过期时间，之后再访问这个数据将会从缓存中获取，保护了后端数据源﹔

缓存空对象可能存在的问题：- 如果空值能够被缓存起来，这就意味着缓存需要更多的空间存储更多的键(对应的值为空)，浪费资源- 即使对空值设置了过期时间，还是会存在缓存层和存储层的数据会有一段时间窗口的不一致，这对于需要保持一致性的业务会有影响

二. 缓存击穿

概念

简而言之：对一个数据的访问太大，缓存过期

指一个key非常热点，在不停的扛着大并发，大并发集中对这一个点进行访问。当这个key在失效的瞬间，持续的大并发就穿破缓存，直接同时请求数据库，会导使数据库瞬间压力过大。

解决方案

1. 设置热点数据永不过期：从缓存层面来看，没有设置过期时间，所以不会出现热点key过期

2. 加互斥锁：使用分布式锁，保证对于每个key同时只有一个线程去查询后端服务，其他线程没有获得分布式锁的权限，因此只需要等待即可。这种方式将高并发的压力转移到了分布式锁，因此对分布式锁的考验很大。

三. 缓存雪崩

概念

在某一个时间段，缓存集中过期失效。如停电导致的Redis集群宕机

解决方案

1. redis高可用：多增设几台redis，其实就是搭建的集群，分别放在不同的地方

2. 限流降级：在缓存失效后，通过加锁或者队列来控制读数据库写缓存的线程数量。比如对某个key只允许一个线程查询数据和写缓存，其他线程等待。

3. 数据预热：在正式部署之前，把可能的数据先预先访问一遍，这样部分可能大量访问的数据就会加载到缓存中。在即将发生大并发访问前手动触发加载缓存不同的key，设置不同的过期时间，让缓存失效的时间点尽量均匀。