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Redis缓存穿透、雪崩、击穿问题详细讲解

日期: 四月 18, 2023, 11:37 a.m.
阅读: 120
作者: Python自学网-村长

摘要: Redis作为一个高性能的缓存服务器,可以显著提高应用程序的访问速度。但是在使用Redis缓存时,也会遇到一些问题。下面介绍几个常见的Redis缓存问题及其解决方法。

Redis作为一个高性能的缓存服务器,可以显著提高应用程序的访问速度。但是在使用Redis缓存时,也会遇到一些问题。下面介绍几个常见的Redis缓存问题及其解决方法。

1.缓存穿透

缓存穿透是指查询一个不存在的数据,由于缓存中没有该数据,因此每次请求都会落到数据库上,导致数据库的负载增大。

解决方法:

使用布隆过滤器,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,从而避免了对底层存储系统的查询压力。

2.缓存雪崩

缓存雪崩是指在某个时间段内,缓存集中过期失效,导致大量请求落到数据库上,造成数据库短时间内承受巨大压力甚至宕机。

解决方法:

  • 1设置不同的过期时间,防止同一时间大量缓存同时过期。
  • 2缓存失效时,通过加锁或队列方式来控制读数据库写缓存的线程数量,避免缓存失效时大量的并发请求落到数据库上。
  • 3设置热点数据永远不过期,或者设置过期时间随机,使得缓存失效的时间点尽量均匀,避免集中失效。

3.缓存击穿

缓存击穿是指某个热点数据过期或被删除时,大量并发请求同时请求这个数据,导致这些请求直接绕过缓存,落到数据库上,造成数据库短时间内承受巨大压力甚至宕机。

解决方法:

  • 1设置热点数据永远不过期。
  • 2使用互斥锁,将并发请求控制在一个线程内,只有一个线程去查询数据,其他线程等待。
  • 3使用Redis的Lua脚本,将获取缓存和写入缓存操作原子化,保证同时只有一个线程能够从数据库中读取数据。

举例讲解:

假设有一个电商网站,需要对商品信息进行缓存。为了防止缓存穿透问题,可以在查询商品信息时,先检查缓存中是否存在该商品信息。如果不存在,则不再查询数据库,而是直接返回空结果。为了防止缓存雪崩问题,可以设置不同的过期时间,例如在商品信息的基础过期时间上,加上一个随机的时间偏移量。为了防止缓存击穿问题,可以在多线程并发查询时,使用Redis的互斥锁将并发请求控制在一个线程内,只有一个线程去查询数据,其他线程等待。

具体的实现可以使用Redis的SETNX命令来获取互斥锁,代码如下:

public String acquireLock(String lockKey, int expireTime) {
    String identifier = UUID.randomUUID().toString();
    String lockName = "lock:" + lockKey;
    long end = System.currentTimeMillis() + expireTime;
    while (System.currentTimeMillis() < end) {
        if (redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockName, identifier)) {
            redisTemplate.expire(lockName, expireTime, TimeUnit.MILLISECONDS);
            return identifier;
        }
        try {
            Thread.sleep(10);
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
    }
    return null;
}
public void releaseLock(String lockKey, String identifier) {
    String lockName = "lock:" + lockKey;
    String value = redisTemplate.opsForValue().get(lockName);
    if (identifier.equals(value)) {
        redisTemplate.delete(lockName);
    }
}

以上代码中,acquireLock方法用于获取互斥锁,releaseLock方法用于释放互斥锁。调用acquireLock方法获取互斥锁后,只有获取到锁的线程能够执行查询数据库的操作,其他线程需要等待。执行完数据库操作后,调用releaseLock方法释放锁。这样就能够保证在缓存击穿问题发生时,只有一个线程去查询数据库,其他线程等待,避免了对数据库的大量并发请求。

总之,在使用Redis缓存时,需要注意缓存穿透、缓存雪崩、缓存击穿等问题,并采取相应的解决方法,才能充分发挥Redis的性能优势。

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