Redis学习(八)|什么是缓存雪崩、击穿、穿透?

文章目录

  • 定义和原因
    • 缓存雪崩(Cache Avalanche)
    • 缓存击穿(Cache Miss)
    • 缓存穿透(Cache Penetration)
  • 区别
  • 如何避免
    • 缓存雪崩的预防
    • 缓存击穿的预防
    • 缓存穿透的预防
    • 其他预防措施

缓存雪崩、击穿和穿透是在缓存系统中常见的问题,它们都可能导致缓存系统的性能下降或者服务不可用。

定义和原因

缓存雪崩(Cache Avalanche)

  • 定义:缓存雪崩是指在缓存中大量的数据同时过期或者失效,导致大量请求直接访问数据库或后端系统,使得数据库负载骤增,甚至引发系统崩溃。
  • 原因:通常发生在缓存数据的过期时间设置过于相似,或者缓存服务器宕机导致大量请求无法命中缓存。

缓存击穿(Cache Miss)

  • 定义:缓存击穿是指一个缓存的热点数据在缓存失效的瞬间,被大量并发请求同时访问,导致请求直接访问数据库或后端系统。
  • 原因:通常发生在某个热点数据的缓存过期,或者因为某些原因在缓存中不存在,而且此时有大量请求同时访问这个数据。

缓存穿透(Cache Penetration)

  • 定义:缓存穿透是指恶意用户发送大量查询数据库中不存在的数据的请求,导致请求绕过缓存直接访问数据库,从而引起数据库负载过高甚至宕机。
  • 原因:通常发生在用户恶意查询不存在的数据,或者查询一些非常规的数据,导致缓存中无法命中,而且这些请求的并发量很高。

区别

  • 缓存雪崩是整个缓存系统的大面积崩溃,通常是因为大量缓存数据同时过期而导致的;
  • 缓存击穿是某个热点数据缓存失效时,导致大量请求直接访问数据库,而其他缓存数据仍然有效;
  • 缓存穿透则是由于恶意用户请求大量不存在于缓存中的数据,导致这些请求直接访问数据库。

如何避免

避免缓存雪崩、击穿和穿透是非常重要的,它们可能导致系统性能下降甚至崩溃。为了避免缓存雪崩、击穿和穿透,可以采取一系列措施,如合理设置缓存过期时间、使用热点数据预热、实现缓存穿透保护机制等。

缓存雪崩的预防

  • 设置随机的过期时间:避免所有缓存同时过期,可以设置随机的过期时间,以平均分散缓存的失效时间。
  • 使用缓存高可用架构:确保缓存系统的高可用性,采用主从复制、集群等架构,以防止单点故障导致的雪崩效应。

缓存击穿的预防

  • 使用互斥锁或分布式锁:在缓存失效时,使用互斥锁或分布式锁来控制对数据库的访问,只允许一个线程去查询数据库,其他线程等待查询结果。
  • 设置热点数据永不过期:对于热点数据,可以将其设置为永不过期,确保即使缓存失效也能够立即重新加载到缓存中。

缓存穿透的预防

  • 缓存空对象或错误标记:对于查询不存在的数据,可以将空对象或错误标记缓存起来,防止恶意请求频繁访问数据库。
  • 布隆过滤器:使用布隆过滤器等数据结构来过滤掉明显无效的请求,减少对数据库的访问。

其他预防措施

  • 限流控制:通过限流来控制恶意请求的访问频率,减少对系统的压力。
  • 监控和报警:定期监控缓存系统的状态和性能指标,及时发现潜在问题并采取措施解决。

综上所述,通过合理设置缓存过期时间、使用锁机制、设置热点数据永不过期、使用布隆过滤器、限流控制以及定期监控和报警等方法,可以有效地预防缓存雪崩、击穿和穿透的发生,提高系统的稳定性和性能。

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