缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩的区别是什么?
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缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩
1、缓存穿透
解决方案
2、缓存击穿
解决方案
请求过程
3、缓存雪崩
解决方案
请求过程
缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩
1、缓存穿透
缓存穿透是指当大量请求未命中缓存,直接请求后端数据库(可能是业务代码的缺陷或恶意攻击),而后端数据库也未能查询到相应记录,从而无法添加缓存。这会导致流量持续打到存储层,无法有效利用缓存,同时给存储层带来巨大压力。
解决方案
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添加空对象到缓存:当请求未命中缓存且数据库记录为空时,可以在缓存中添加该 key 的空对象,并设置过期时间。
缺点:可能导致缓存中存在大量空值键,例如在遭受恶意攻击或爬虫时。此外,缓存层与存储层的数据在短期内可能不一致。 -
使用布隆过滤器:在缓存层前使用布隆过滤器拦截非法请求,并自动将空值添加到黑名单。同时,需要考虑布隆过滤器的维护(可以选择离线生成或实时生成)。
2、缓存击穿
缓存击穿是指某个热点数据在缓存中失效,导致大量并发请求直接访问后端数据库。由于该数据的高访问频率,可能会造成数据库瞬时负载过高,甚至崩溃。
解决方案
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加锁机制:在数据未命中缓存时,使用分布式锁(如 Redis 的 SETNX 或 Zookeeper)来确保只有一个请求可以查询数据库并更新缓存。其他请求在等待期间可以返回默认值或进行降级处理。
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预加热缓存:在数据即将到期前主动更新缓存,确保热点数据始终在缓存中,减少请求直接落到数据库的风险。
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设置合理的过期时间:对于热点数据,可以设置较长的过期时间,减少频繁的缓存失效情况。
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使用互斥锁:在请求过程中引入互斥锁机制,确保只有一个请求能访问数据库,其他请求等待该请求完成后再获取缓存。
请求过程
1.用户请求访问缓存,如果未命中,则通过分布式锁机制确保只有一个请求可以查询数据库。
2.查询完成后,将数据更新到缓存,并释放锁,其他请求可以从缓存中获取数据。
3.在锁的等待期间,其他请求可以返回默认值或进行降级处理,降低数据库的压力。
3、缓存雪崩
缓存雪崩是指大量缓存数据过期,大量请求直接落到数据库上,可能导致数据库承受大量并发请求而崩溃。如果只重启数据库,或者因为缓存重启后没有数据,新流量再次涌入,很快会再次击垮数据库。
解决方案
1.事前:确保 Redis 高可用(主从 + 哨兵,Redis Cluster),以避免全盘崩溃。
2.事中:使用本地 ehcache 缓存结合 Hystrix 进行限流和降级,避免数据库承受过多压力。
3.事后:启用 Redis 持久化,一旦重启,自动从磁盘加载数据,以快速恢复缓存数据。
请求过程
1.用户请求首先访问本地缓存,若未命中则访问 Redis;如果本地缓存和 Redis 均未命中,则查询数据库,并将数据添加到本地缓存和 Redis。
2.由于设置了限流,超出请求的部分将在一定时间范围内被降级处理(例如返回默认值或给出友好的提示)。