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一、緩存穿透

定義：查詢一個不存在的數據，Mysql查詢不到數據也不會直接寫入緩存，導致每次請求都要查數據庫

兩個解決方案：

1. 緩存空數據
   優點：簡單
   缺點：消耗內存，可能發生不一致問題

2. 使用布隆過濾器（作用：攔截不存在的數據）
   優點：內存占用較少
   缺點：實現復雜，存在誤判

舉例說明：根據文章id查詢文章，請求路徑如下：
一個get請求： api/enws/getById/1

正常緩存流程：根據id到redis中爬取數據，若找到數據則返回結果；若redis中未找到，再到數據庫中查找，將結果返回，返回前需將數據庫中查到的數據存儲于redis中

緩存穿透是查詢一個不存在的數據，Mysql查詢不到數據也不會直接寫入緩存，導致每次請求都要查數據庫。導致這種情況一般是由于系統被惡意攻擊，請求路徑被獲取后制造假id（0、復數、很大的值），瘋狂沖擊數據庫，數據庫并發并不高，請求達到一定量就會造成宕機

關于布隆過濾器

二、緩存擊穿

定義：給某個key設置過期時間，當key過期時，剛好這個時間點key有大量的并發請求，這些并發請求可能瞬間把DB壓垮。

雖然我們再查詢時把數據同步到redis，但可能在緩存重建時，存入的是多個表匯總的結果，可能需要分組統計花費較長的時間，比如花費了50毫秒，這時若有大量請求數據庫是承受不住的。

兩個解決方案：

1. 互斥鎖

2. 邏輯過期

互斥鎖：強一致性、性能差
比如：跟錢相關的業務需要保證強一致性
互斥鎖文字描述：線程1請求查詢，在redis中未查詢到緩存數據，于是獲取互斥鎖，查詢數據庫重建緩存數據，寫入緩存，釋放鎖；線程1進行的同時線程2也請求查詢未命中，于是獲取互斥鎖但失敗了，只能休眠會再一直重試到緩存命中。
互斥鎖的作用：確保任意時刻只有一個線程可以訪問共享資源，從而避免數據競爭和不一致問題。

邏輯過期：高可用、性能優
比如：互聯網行業，更加注重用戶體驗
邏輯過期文字描述：線程1查詢緩存，發現邏輯時間已過期，獲取互斥鎖后，開啟新線程2查詢數據庫重建緩存數據、寫入緩存并重置邏輯過期時間、釋放鎖，同時線程1中繼續并返回過期數據。線程1進行的同時線程3也查詢發現邏輯時間過期，獲取互斥鎖失敗后返回過期數據。當線程4命中緩存并沒有過期，就可以獲得最新查詢數據了。

三、緩存雪崩

定義：指同一時段大量緩存key同時失效或Redis服務宕機，導致大量請求達到數據庫造成巨大壓力。

解決方案

1. 給不同key的TTL添加隨機值（給不同key設置不同的過期時間）

2. 利用redis集群服務的可用性，比如哨兵模式、集群模式（解決redis宕機問題）

3. 給緩存業務添加降級限流策略，例如ngxin、spring cloud gateway

4. 給業務添加多級緩存，例如Guava、Caffeine

降級可作為系統的保底策略，適用于穿透、擊穿、雪崩

四、雙寫一致性

定義：當修改了數據庫數據也要更新緩存的數據，保持緩存和數據庫的數據一致

• 讀操作：緩存命中，直接返回；緩存未命中查詢數據庫，寫入緩存，設定超時時間

• 寫操作：延遲雙刪

先刪除緩存，還是先修改數據庫？

先刪除緩存，再修改數據庫

• 正常情況：

• 出現臟數據情況：

修改數據庫數據前被其他線程寫入緩存，導致緩存與數據庫數據不一致

先修改操作數據庫，再刪除緩存

• 正常情況：
  

• 出現臟數據情況：

線程1得到的返回的結果寫入緩存，與線程2更新的數據庫數據對不上

所以不管先刪除緩存，還是先修改數據庫都會出現臟數據，應該采取延遲雙刪的方法，即刪除兩次緩存，可以降低臟數據的出現。延遲刪除是因為數據庫是主存模式，延遲刪除讓主節點把數據同步到從節點，但延遲刪除也只是控制了一部分臟數據的風險，由于延遲時間不好確認，也有臟數據的風險，做不到絕對的強一至。

如何保持強一致性？

1. 可以采用分布式鎖（互斥鎖）

強一致，性能低

一般存入緩存的數據都是讀多寫少，用讀寫鎖來進行控制

• 共享鎖：加鎖后其他線程可以共享讀操作

• 排他鎖：加鎖后阻塞其他線程讀寫操作

具體代碼操作：

• 讀操作
  

• 寫操作
  

2. 異步通知保證數據的最終一致性

利用異步通知解決數據同步問題

• MQ

• canal

它是基于mysql的主從同步實現
當有數據修改寫入數據庫后，數據庫一旦變化就會記錄到BINLOG日志文件中，cannal通過binlog數據文件獲取變化，我們就可以在緩存服務獲取變化的數據，然后更新到緩存

五、持久化

兩種方式：RDB、AOF

1. RDB(redis數據備份文件，也叫數據快照)

將內存中的數據存到磁盤中，當redis實例故障重啟后，從磁盤讀取快照文件，恢復數據

人工主動備份：

redis內部有觸發RBG的機制，可以在redis.conf文件中找到

2. AOF（追加文件，redis處理的每一個命令都記錄在AOF文件，可看作是命令日志文件）
   

六、數據過期策略

Redis過期刪除策略：惰性刪除 + 定期刪除兩種策略配合使用

1. 惰性刪除

定義：訪問key時再判斷是否過期，過期則刪除，反之返回key

    ?    ?優點：對CPU友好
    ?    ?缺點：對內存不友好

2. 定期刪除

定義：每隔一段時間，會從一定數量的數據庫中取出一定數量的隨機key進行檢查，并刪除其中的過期key（隨之時間推一會遍歷所有key，把所有過期key刪除）

• 定期刪除分兩種模式：SLOW、FAST

• ?SLOW模式是定時任務，執行頻率默認為10hz，每次不超過25ms，以通過修改配置文件redis.conf的hz選項來調整次數

• FAST模式執行頻率不固定，但兩次間隔不低于2ms，每次耗時不好過1ms

優點：可通過限制刪除操作執行時長和頻率減少刪除操作對CPU的影響，另外定期刪除能有效釋放過期鍵占用的內存
缺點：難以確定刪除操作執行的時長和頻率

七、數據淘汰策略

定義：當redis內存不足想添加新key，會按照某種規則將內存數據刪除，這種數據刪除規則被成為內存的淘汰策略

• redis支持8中不同策略來選擇刪除key

1. noeviction：不淘汰任何key，但內存滿不語序寫入新數據，默認策略

使用建議

轉自https://www.cnblogs.com/PandaVerse/p/18399430