聊一聊Redis解决缓存雪崩、穿透、击穿、脑裂这些问题的经验

朴灿烈づ我的快乐病毒、 2023-10-12 17:29 20阅读 0赞

通常在开发中缓存是最常用的技术之一。但是，很多人不喜欢使用缓存，因为它们在某些情况下会导致一些严重的问题，比如缓存雪崩，缓存穿透，缓存击穿，以及缓存脑裂。

我在自己的项目中就遇到过这些问题，后来我使用Redis解决了这些问题。在这里，我想和大家分享一下我使用Redis解决这些问题的经验。

**1.缓存雪崩**

缓存雪崩指的是在一段时间内发生大量的缓存失效，导致所有的请求都到数据库中取数据，数据库压力过大，甚至宕机。这个问题可以通过使用Redis做一些特殊处理来解决。

下面是Java程序代码：

public Object get(String key) {
    
        Object result = cache.get(key);
    
        if (result == null) {
    
            synchronized (this) {
    
                result = cache.get(key);
    
                if (result == null) {
    
                    // 从数据库中获取数据
    
                    result = getDataFromDatabase(key);
    
                    cache.put(key, result, expireTime);
    
                }
    
            }
    
        }
    
        return result;
    
    }

在上面的代码中，我们使用了双重判断来避免出现缓存雪崩。我们首先从缓存中获取数据，如果得到了数据，那么就直接返回。如果没有得到数据，那么就加锁。再次从缓存中获取数据，如果还是没有得到数据，那么就从数据库中获取数据，然后把数据放到缓存中，并设置过期时间。

**2.缓存穿透**

缓存穿透指的是访问一个不存在的key，缓存中没有数据，每次请求都会访问数据库，导致数据库压力过大。这个问题可以通过在查询缓存之前进行一些特殊处理来解决。

下面是Java程序代码：

public Object get(String key) {
    
        Object result = cache.get(key);
    
        if (result == null) {
    
            synchronized (this) {
    
                result = cache.get(key);
    
                if (result == null) {
    
                    // 查询数据库
    
                    result = getDataFromDatabase(key);
    
                    if (result == null) {
    
                        // 如果查询不到数据，则把空值放到缓存中，但设置较短的过期时间
    
                        cache.put(key, "", 60);
    
                    } else {
    
                        // 如果查询到了数据，就把数据放到缓存中
    
                        cache.put(key, result, expireTime);
    
                    }
    
                }
    
            }
    
        }
    
        return result;
    
    }

在上面的代码中，我们首先从缓存中获取数据，如果得到了数据，那么就直接返回。否则，我们加锁，再次从缓存中获取数据。如果还是没有得到数据，那么我们从数据库中获取数据。如果查询不到数据，我们就把一个空的字符串放到缓存中，并设置一个较短的过期时间。如果查询到了数据，就把数据放到缓存中。

**3.缓存击穿**

缓存击穿指的是缓存中缓存的key对应的数据被删除或者过期了，然后在这个key被重新加载到缓存之前，持续的请求会直接到数据库中，导致数据库压力过大，甚至宕机。这个问题可以通过在重新加载数据的时候加锁来解决。

下面是Java程序代码：

public Object get(String key) {
    
        Object result = cache.get(key);
    
        if (result == null) {
    
            synchronized (this) {
    
                result = cache.get(key);
    
                if (result == null) {
    
                    // 从数据库中获取数据
    
                    result = getDataFromDatabase(key);
    
                    if (result == null) {
    
                        // 如果查询不到数据，则把空值放到缓存中，并设置较短的过期

时间，防止缓存空洞。

cache.put(key, "", 60);
    
                } else {
    
                    // 如果查询到了数据，就把数据放到缓存中，并设置过期时间
    
                    cache.put(key, result, expireTime);
    
                }
    
            }
    
        }
    
    }
    
    return result;

在上面的代码中，我们首先从缓冲中获取数据，如果得到了数据，那么就直接返回。否则，我们加锁，再次从缓冲中获取数据。如果还是没有得到数据，那么我们从数据库中获取数据，如果数据不存在，那么我们仍然把一个空字符串放入缓冲中，以避免出现缓冲空洞问题。如果查询到了数据，我们把数据放入缓存中，并设置过期时间。

**4.缓存脑裂**

缓存脑裂是指，当一个key在多个节点的缓存中都存在，但是其中一个节点的缓存过期了，而其他节点还没有来得及更新，导致数据不一致的问题。这个问题可以通过Redis集群来解决。

Redis集群将一个大的Redis数据库分成多个小的Redis数据库，每个小的Redis数据库负责一部分数据，当一个数据更新时，只需要在对应的小的Redis数据库中进行更新，这样就避免了同时更新多个节点的问题。

**总结**

使用Redis缓存可以提高系统的性能和吞吐量，但是过度使用也会导致一些严重的问题，如缓存雪崩，缓存穿透，缓存击穿和缓存脑裂。在使用Redis缓存时，我们需要对这些问题进行认真的考虑，并采取一些相应的措施来避免这些问题的出现，如双重判断和加锁来解决缓存雪崩和缓存击穿，把空字符串放入缓存中来避免缓存穿透，以及使用Redis集群来解决缓存脑裂问题。