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為什么要使用緩存
我們做的每一個項目基本上剛開始都是一個很小的項目，每天的QPS很少，那個時候系統(tǒng)訪問都是直接請求到數(shù)據(jù)庫；后來項目越來越大，使用的人越來越多，每天對于數(shù)據(jù)庫的壓力劇增，為了保證“有效、有限的請求”訪問到數(shù)據(jù)庫，我們放大前置環(huán)節(jié)的邏輯和成本，所以緩存應(yīng)運而生。
專注于為中小企業(yè)提供網(wǎng)站建設(shè)、成都網(wǎng)站制作服務(wù),電腦端+手機端+微信端的三站合一,更高效的管理,為中小企業(yè)洛寧免費做網(wǎng)站提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。我們立足成都，凝聚了一批互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)人才，有力地推動了超過千家企業(yè)的穩(wěn)健成長，幫助中小企業(yè)通過網(wǎng)站建設(shè)實現(xiàn)規(guī)模擴充和轉(zhuǎn)變。
緩存的好處有以下兩點：
- 提高接口的響應(yīng)時間和并發(fā)量；
- 減輕數(shù)據(jù)庫的壓力。
但是，我們用到了緩存，就不得不考慮三個經(jīng)典的場景：“緩存穿透”、“緩存擊穿”、“緩存雪崩”。本文將介紹三種場景并給出合理的解決方案，如有異議，請進(jìn)行友好的評論。
緩存穿透
正常情況下，一個請求過來，首先判斷key是否存在，如果key存在，直接返回；如果key不存在或者已過期，查詢數(shù)據(jù)庫，如果數(shù)據(jù)庫中存在數(shù)據(jù)，則更新緩存并返回數(shù)據(jù)；如果不存在，則直接返回空。
緩存穿透（cache penetration）是用戶訪問的key在數(shù)據(jù)庫中一定不存在的數(shù)據(jù)，如果有人利用這個漏洞惡意系統(tǒng)，每次請求的壓力都給到數(shù)據(jù)庫，會壓垮數(shù)據(jù)庫，造成系統(tǒng)崩潰。
方案一：緩存默認(rèn)值
在數(shù)據(jù)庫查詢不存在時，可以將其緩存為默認(rèn)值。不過設(shè)置的時間不宜過長（建議設(shè)置為60s），如果過了一會兒數(shù)據(jù)庫新增了該數(shù)據(jù)，時間太長的話，就會出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致的情況。
方案二：業(yè)務(wù)邏輯前置判斷
如果有人為的惡意打擊，用不合理的參數(shù)去請求系統(tǒng)，按照方案一新增了大量的不存在的key到內(nèi)存中，極端情況下，緩存也被撐爆了……
所以我們可以在接口處進(jìn)行數(shù)據(jù)合法性校驗，進(jìn)行提前拒絕。比如：a接口只允許查詢18+的成年人的數(shù)據(jù)，請求帶有未成年人就明顯不合適。
方案三：使用布隆過濾器
如果有人很巧妙的用合理的參數(shù)但是系統(tǒng)內(nèi)不存在的key請求系統(tǒng)，系統(tǒng)按照方案一、方案二也會新增大量的不存在key到內(nèi)存中，這時又怎么辦呢……
那我們可以使用布隆過濾器（本文不做擴展哈，請自行了解），當(dāng)把數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫的時候，使用布隆過濾器進(jìn)行標(biāo)記，當(dāng)有請求時，如果發(fā)現(xiàn)緩存消失，在去查詢數(shù)據(jù)庫前，先查詢布隆過濾器該key是否存在，如果不存在，直接返回，不過布隆過濾器有一定的誤判率，這個可以忽略。
方案四：加互斥鎖或隊列
經(jīng)過方案一、二、三的優(yōu)化，應(yīng)該可以處理穿透的問題吧，但是仔細(xì)想一想，兄弟兒，我們是高并發(fā)的場景啊，所以，場景是大量的請求同一時刻都來請求同一個key，發(fā)現(xiàn)沒有這個key，全都去訪問數(shù)據(jù)庫，以至于系統(tǒng)崩潰……
在這里，我們要加一個鎖，只保證一個線程去創(chuàng)建緩存，其余的等待，這樣就ok了。
緩存擊穿
緩存擊穿（Cache Breakdown）指的是一個熱點key，在不停的被大量的請求訪問，當(dāng)這個熱點key緩存失效的瞬間，大量的請求訪問到數(shù)據(jù)庫，以至于系統(tǒng)崩潰。
方案一：永不過期
提前把熱點數(shù)據(jù)不設(shè)置過期時間，后臺異步更新緩存。
但是！我又要說但是了！我現(xiàn)在舉個例子，就要推翻這個方案了，打自己的臉。
我們自家的甲秀寶商城最近3月8日女神節(jié)做一次大促，把運營童鞋收集整理的關(guān)于女性熱點商品都做了永不過期，但是大促當(dāng)天發(fā)現(xiàn)面巾紙是賣的最多的，差點就要祭天了……
所以，真實場景是就像你根本無法知道女朋友想什么一樣，同理你也不能真正的預(yù)估到客戶想買什么，哪個是熱點商品，所以，這個方案也就是面試吹吹……
方案二：加互斥鎖或隊列
其實我理解緩存擊穿和緩存穿透差不多，所以加一個互斥鎖，讓一個線程正常請求數(shù)據(jù)庫，其他線程等待即可（這里可以使用線程池來處理），都創(chuàng)建完緩存，讓其他線程請求緩存即可。
緩存雪崩
緩存雪崩（Cache Avalanche）指的是當(dāng)某一個時刻出現(xiàn)大規(guī)模的緩存失效，然后大量的請求直接訪問到數(shù)據(jù)庫，以至于壓垮數(shù)據(jù)庫，造成系統(tǒng)崩潰等情況。
出現(xiàn)這種情況的可能有兩種：
- 緩存采用相同的過期時間。
- 緩存服務(wù)出現(xiàn)故障。
方案一：相對隨機數(shù)過期時間
key的過期時間加上一個隨機值，保證不是同一時間失效，即可。
方案二：分布式集群部署
單節(jié)點緩存服務(wù)容易宕機，那我們就部署個集群，然后把緩存均勻的分不到不同的服務(wù)器上，搞定。
方案三：服務(wù)限流、熔斷、降級
當(dāng)流量到一定的閾值或者服務(wù)出現(xiàn)異常、故障時，直接返回“請稍后再試”的友好性處理，讓一部分用戶正常使用，其他用戶多重試幾次，不過這樣難免會降低用戶體驗，不過幾個人有問題也總比整個系統(tǒng)崩潰好~
END
緩存穿透、緩存擊穿、緩存雪崩，說白了核心就是“避免無效（或重復(fù)）的請求”到數(shù)據(jù)庫，所以我覺得只要是以這個思想去設(shè)計都是ok的~
當(dāng)前文章：Redis：緩存穿透、緩存擊穿、緩存雪崩？
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