redis的緩存穿透、擊穿和雪崩

背景：

       随着使用者的增長，使用者的請求也越來越頻繁，為了保證伺服器在高并發的情況能正常提供服務，我們首先引入了緩存Redis，減少資料庫的壓力和資料的安全性同時提高了接口反應速度，解決了使用者的請求直接與資料庫建立連接配接。 

       但是在使用Redis的時候，随之而來的問題也會越來越多，有些請求甚至會直接越過Redis直接請求資料庫，今天我們來了解Redis資料庫經常會談及的問題緩存雪崩、緩存擊穿、緩存穿透。

緩存雪崩：

概念：

       在某一時刻，大量的key失效，使用者大量請求直接請求資料庫，導緻資料庫當機。此時的Redis形同虛設，使用者大量請求都命中不了，導緻資料庫伺服器壓力過大，Redis本身是用來減少資料庫的壓力，那麼此時如何解決呢？

解決方案：

       1、随機設定緩存的過期時間，以防同時過期大量緩存資料。

       2、如果是在叢集環境中，将熱點資料均勻分布在不同的緩存資料庫中。

       3、可以設定熱點資料永不過期，如果有資料更新就直接更新redis即可。

緩存擊穿：

概念：

       緩存裡面的一個key非常的火爆，在某一時間這個key剛好過期，大并發資料量擊穿了緩存直接請求資料庫，導緻資料庫壓力過大，嚴重情況會導緻資料庫崩潰，這就是緩存擊穿。

       例如：微網誌熱點新聞，某個明星又出绯聞了，然後大量的粉絲刷文章刷評論，一時間熱火朝天，突然請求這條微網誌的緩存過期，那麼大量的請求直接湧向資料庫，建立大量連接配接，資料庫還沒反應過來就崩了。

解決方案：

       1、設定這個key永遠不會過。

       2、程式控制請求資料庫的次數，比如添加互斥鎖、延時請求（1s後請求）。

       3、伺服器熔斷、降級，限制每個使用者的通路次數，并且如果擷取不到資料即傳回一個固定的推薦頁面。

緩存穿透：

概念：

       使用者不斷地請求一個緩存沒有，并且資料庫也沒有的資料，伺服器瘋狂的跟資料庫建立連接配接進而壓倒資料庫。比如說：根據産品id擷取産品詳情的接口，那麼我用一個id=-1去請求，那肯定是擷取不到任何資料的。一般這樣的情況有可能伺服器遭到了惡意攻擊。

解決方案：

       1、在使用者請求的接口層增加一些校驗，例如：使用者鑒權校驗、參數傳值校驗等不合法的參數請求即直接傳回。開發者應該保持一個悲觀的态度，不要相信任何用戶端因為計算機本身不知道操作者是誰，任何參數都應該考慮到。

       2、使用Redis進階資料結構布隆過濾器，他就是檢測資料庫中是否存在該key，不存在就直接傳回即可。

總結：

       緩存的雪崩、擊穿、穿透其實都是用戶端請求直接越過緩存直接請求資料庫，但是他們從意義上來講又有微妙的不同。大家一定要了解這三者是如何産生的，才能對症下藥。在使用者請求的時候我們可以配置伺服器的熔斷+降級，保證伺服器不會崩潰，使用者請求頻繁可以限制它的請求次數，或者可以犧牲部分使用者的性能。

       一般來講資料到達一定量後，為了保證伺服器的高可用，我們會對redis建立叢集或者是主從+哨兵模式，避免redis直接挂掉沒有任何的機器代替。也可以使用redis持久化，如果redis崩潰，重新開機後且恢複資料。當然，我們也要保證資料庫本身具有一定的抗壓性，比如我們添加一主多從的資料庫，保證資料庫不會那麼容易崩潰。