Redis缓存系统常见问题及解决方案

发布时间 2023-10-15 15:46:37作者: 3DG

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。

 

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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