Redis缓存系统常见问题及解决方案

首先了解以下Redis缓存机制

Redis缓存基于内存，查询时先进入Redis缓存，如若查询不到，则进入MySQL数据库查询信息。数据库取到则更新缓存并返回结果，否则返回空。

缓存穿透问题

什么是缓存穿透

当用户在 Redis 缓存系统执行一条无效查询时，这条无效查询将穿透 Redis 缓存系统并MySQL 数据库请求数据，而 MySQL 数据库也获取不到数据

解决方案1>

缓存空对象

用户查询Redis缓存和MySQL数据库中都不存在的数据时，MySQL会返回一个空对象。并将这个空对象和用户请求关联起来存到 Redis 缓存中;当存在相同用户请求，这时 Redis 缓存就会命中，就直接从缓存中返回这个空对象，这样可以减少访问数据库的压力，提高当前数据库的访问性能。

优点
- 机制原理和实现比较简单
- 代码修改维护容易
缺点
- 会带之Redis缓存中产生大量空对象
- 会占用许多内存控件
- 会浪费许多资源(可设置缓存空对象过期时间)

解决方案2>

过滤非法查询：在后台服务中过滤非法查询，使得其无法访问Redis缓存。

解决方案3>(推荐)

布隆过滤器

的底层是一种基于概率的数据结构，主要使用来判断当前某个元素是否在该集合中，运行速度快。但布隆过滤器不是绝对精确，只要参数设置的合理，它的精确度可以控制的一个期望精确值

解决方案

采用布隆过滤器，将所有可能存在的数据哈希到一个足够大的二进制 bitmap 中，一个一定不存在的数据会被这个 bitmap拦截掉，从而避免了对底层数据库的查询压力

布隆过滤器在空间效率和查询效率都非常高

缓存击穿

缓存击穿是指 Redis 缓存中有一些的热点数据 key 同时过期失效，或有一些非热点数据key 突然有大量并发访问请求，这样会导致大量并发请求直接穿透 Redis 缓存，涌入MySQL 数据库，瞬间增大数据库的访问压力，甚至导致数据库崩溃。

解决方案

互斥锁

(Redis的分布式锁)对线程访问数据库加以限制，持有锁的线程才有权限访问数据库。

对于Key过期时Key查询数据库时加锁，此时允许第一个请求查询数据库，查询得到数据存入Redis缓存。
永不过期

维护简单但占用内存高。对非热点数据的高并发访问无效。
合理设置过期时期时间

设置不同的过期时间让缓存失效的时间点尽量均匀

缓存雪崩

何谓缓存雪崩

段时间内，Redis缓存宕机或者大量Key同时过期失效。恰好此时有大量请求涌入，且查询数据量巨大，大量请求进入MySQL数据库，导致数据库压力过大甚至宕机。

解决方案

Redis高可用

搭建 Redis 主从架构或集群架构
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，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
数据预热

将部分可能大量访问的热点数据提前加载到 Redis 缓存中，或在即将发生高并发请求访问前手动触发加载缓存不同的 key
不同时期时间

设置不同的过期时间让缓存失效的时间点尽量均匀

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本文作者：3DG
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