redis——缓存雪崩、缓存穿透、缓存击穿

通常我们为了保证缓存中的数据与数据库中的数据一致性，会给 Redis 里的数据设置过期时间，当缓存数据过期后，用户访问的数据如果不在缓存里，业务系统需要重新生成缓存，因此就会访问数据库，并将数据更新到 Redis 里，这样后续请求都可以直接命中缓存。

缓存雪崩

如果同一时间大量的缓存数据同时过期(失效)或redis服务宕机，于是全部请求都直接访问数据库，从而导致数据库的压力骤增，严重的会造成数据库宕机。
发生缓存雪崩有两个原因

大量的缓存数据同时过期(失效)
redis服务宕机

大量的缓存数据同时过期(失效)的解决方案

1、随机设置过期时间 (TTL)

2、互斥锁

当业务线程在处理用户请求时，如果发现访问的数据不在 Redis 里，就加个互斥锁，保证同一时间内只有一个请求来构建缓存（从数据库读取数据，再将数据更新到 Redis 里），当缓存构建完成后，再释放锁。未能获取互斥锁的请求，要么等待锁释放后重新读取缓存，要么就返回空值或者默认值。

实现互斥锁的时候，最好设置超时时间，不然第一个请求拿到了锁，然后这个请求发生了某种意外而一直阻塞，一直不释放锁，这时其他请求也一直拿不到锁，整个系统就会出现无响应的现象。

3、双 key 策略

我们对缓存数据可以使用两个 key，一个是主 key，会设置过期时间，一个是备 key，不会设置过期，它们只是 key 不一样，但是 value 值是一样的，相当于给缓存数据做了个副本。

当业务线程访问不到「主 key 」的缓存数据时，就直接返回「备 key 」的缓存数据，然后在更新缓存的时候，同时更新「主 key 」和「备 key 」的数据。

4、多级缓存

jvm本地缓存，nginx缓存等

Redis 故障宕机引发的缓存雪崩的解决方案

服务熔断或请求限流机制（sentinel）；
构建 Redis 缓存高可用集群（主从集群）；

缓存击穿

缓存击穿也称（热点key问题），一个被高并发访问且缓存业务重建困难的key突然过期（失效）了，于是全部请求都直接访问数据库，从而导致数据库的压力骤增甚至宕机。
如：tb秒杀活动，wb热榜等

解决方案

1、互斥锁

互斥锁保证同一时间只有一个业务线程更新缓存，未能获取互斥锁的请求，要么等待锁释放后重新读取缓存，要么就返回空值或者默认值。最后给锁也添加过期时间

redis命令

SETNX KEY_NAME VALUE

使用setIfAbsent，boot2.1版本以上才支持

stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, "1",10, TimeUnit.SECONDS);

使用lua脚本

private Boolean tryGetLock1(String key){/** redisUtil.setIfAbsent 新加的带有超时的setIfAbsent 脚本*///KEYS[1] 用来表示在redis 中用作键值的参数占位，// 主要用來传递在redis 中用作keys值的参数// ARGV[1] 用来表示在redis 中用作参数的占位，// 主要用来传递在redis中用做 value值的参数。String newSetIfAbsentScriptStr = " if 1 == redis.call('setnx',KEYS[1],ARGV[1]) then" +" return 1;" +" else" +" return 0;" +" end;";//创建 redis脚本对象RedisScript<Boolean> newSetIfAbsentScript = new DefaultRedisScript<>(newSetIfAbsentScriptStr,Boolean.class);List<String> keys = new ArrayList<>();keys.add(key);  // keyObject[] values = {"1"};  // value// 执行脚本Boolean res = stringRedisTemplate.execute(newSetIfAbsentScript, keys, values);System.out.println("result:"+res);return res;}

2、逻辑过期

逻辑过期是指不给热点数据设置过期时间，由后台异步更新缓存，或者在热点数据准备要过期前，提前通知后台线程更新缓存以及重新设置过期时间

互斥锁和逻辑过期对比

缓存穿透

缓存穿透是指客户端请求的数据在缓存和数据库中都不存在，于是全部请求都直接访问数据库，从而导致数据库的压力骤增甚至宕机。

存在原因：恶意攻击，故意大量访问某些读取不存在数据的业务

解决方案

1、请求校验

2、缓存空对象

3、布隆过滤器

布隆过滤器校验的结果特点是：

若过滤器判断某个元素存在，那么这个元素不一定存在
若过滤器判断某个元素不存在，那么这个元素一定不存在
布隆过滤器讲解：https://blog.csdn.net/cssweb_sh/article/details/124284785