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什么是缓存穿透?如何避免?什么是缓存雪崩?如何避免?什么是缓存击穿?如何避免?
2020-8-6
  什么是缓存穿透?如何避免?什么是缓存雪崩?如何避免?什么是缓存击穿?如何避免?
  
  缓存穿透
  
  一般的缓存系统,都是按照key去缓存查询,如果不存在对应的value,就应该去后端系统查找(比如DB)。一些恶意的请求会故意查询不存在的key,请求量很大,就会对后端系统造成很大的压力。这就叫做缓存穿透。
  
  如何避免?
  
  1:对查询结果为空的情况也进行缓存,缓存时间设置短一点,或者该key对应的数据insert了之后清理缓存。
  
  2:对一定不存在的key进行过滤。可以把所有的可能存在的key放到一个大的Bitmap中,查询时通过该bitmap过滤。
  
  3:由于请求参数是不合法的(每次都请求不存在的参数),于是我们可以使用布隆过滤器(Bloomfilter)或压缩filter提前进行拦截,不合法就不让这个请求进入到数据库层
  
  缓存雪崩
  
  当缓存服务器重启或者大量缓存集中在某一个时间段失效,这样在失效的时候,会给后端系统带来很大压力。导致系统崩溃。
  
  如何避免?
  
  1: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。
  
  2:做二级缓存,A1为原始缓存,A2为拷贝缓存,A1失效时,可以访问A2,A1缓存失效时间设置为短期,A2设置为长期
  
  3: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。
  
  4:启用限流策略,尽量避免数据库被干掉
  
  缓存击穿
  
  概念
  
  一个存在的key,在缓存过期的一刻,同时有大量的请求,这些请求都会击穿到DB,造成瞬时DB请求量大、压力骤增。
  
  解决方案
  
  A. 在访问key之前,采用SETNX(set if not exists)来设置另一个短期key来锁住当前key的访问,访问结束再删除该短期key
  

  B. 服务层处理 - 方法加锁 + 双重校验:

// 锁-实例
private Lock lock = new ReentrantLock();

public String getProductImgUrlById(String id){
    // 获取缓存
    String product = jedisClient.get(PRODUCT_KEY + id);
    if (null == product) {
        // 如果没有获取锁等待3秒,SECONDS代表:秒
        try {
            if (lock.tryLock(3, TimeUnit.SECONDS)) {
                try {
                    // 获取锁后再查一次,查到了直接返回结果
                    product = jedisClient.get(PRODUCT_KEY + id);
                    if (null == product) {
                        // ....
                    }
                    return product;
                } catch (Exception e) {
                    product = jedisClient.get(PRODUCT_KEY + id);
                } finally {
                    // 释放锁(成功、失败都必须释放,如果是lock.tryLock()方法会一直阻塞在这)
                    lock.unlock();
                }
            } else {
                product = jedisClient.get(PRODUCT_KEY + id);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            product = jedisClient.get(PRODUCT_KEY + id);
        }
    }
    return product;
}


解释基础解决方案
缓存穿透访问一个不存在的key,缓存不起作用,请求会穿透到DB,流量大时DB会挂掉1.采用布隆过滤器,使用一个足够大的bitmap,用于存储可能访问的key,不存在的key直接被过滤; 2.访问key未在DB查询到值,也将空值写进缓存,但可以设置较短过期时间
缓存雪崩大量的key设置了相同的过期时间,导致在缓存在同一时刻全部失效,造成瞬时DB请求量大、压力骤增,引起雪崩可以给缓存设置过期时间时加上一个随机值时间,使得每个key的过期时间分布开来,不会集中在同一时刻失效
缓存击穿一个存在的key,在缓存过期的一刻,同时有大量的请求,这些请求都会击穿到DB,造成瞬时DB请求量大、压力骤增在访问key之前,采用SETNX(set if not exists)来设置另一个短期key来锁住当前key的访问,访问结束再删除该短期key

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