如果數(shù)據(jù)庫查詢壓力過大怎么辦绽族？當(dāng)然是上緩存了。似乎緩存就是為了緩解數(shù)據(jù)庫壓力而生衩藤，那就這樣完了嗎吧慢？自然不是，可曾遇到過面試Redis的時(shí)候經(jīng)常被問什么是緩存穿透赏表，緩存擊穿检诗，這兩者有什么區(qū)別？啊瓢剿，真是頭大逢慌，一字之差。今天小馬就來一起探討下這一塊呀间狂。
Redis為什么快
Redis采用的是基于內(nèi)存的單線程模型的key/value數(shù)據(jù)庫攻泼，由C語言編寫，官方提供的數(shù)據(jù)是可以達(dá)到100000+的QPS（每秒內(nèi)查詢次數(shù)）。單線程為什么這么快忙菠？主要還是得益于基于內(nèi)存何鸡，哈希數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和單線程上。以下引用一段總結(jié)來解釋牛欢。
1骡男、完全基于內(nèi)存，絕大部分請求是純粹的內(nèi)存操作傍睹，數(shù)據(jù)存在內(nèi)存中隔盛，類似于HashMap，HashMap的優(yōu)勢就是查找和操作的時(shí)間復(fù)雜度都是O(1)焰望；
2骚亿、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，對數(shù)據(jù)操作也簡單熊赖，Redis中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是專門進(jìn)行設(shè)計(jì)的；
3虑椎、采用單線程震鹉，避免了不必要的上下文切換和競爭條件，也不存在多進(jìn)程或者多線程導(dǎo)致的切換而消耗 CPU捆姜，不用去考慮各種鎖的問題传趾，不存在加鎖釋放鎖操作，沒有因?yàn)榭赡艹霈F(xiàn)死鎖而導(dǎo)致的性能消耗泥技；
4浆兰、使用多路I/O復(fù)用模型，非阻塞IO珊豹◆こ剩“多路”指的是多個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接，“復(fù)用”指的是復(fù)用同一個(gè)線程店茶；
5蜕便、使用底層模型不同，它們之間底層實(shí)現(xiàn)方式以及與客戶端之間通信的應(yīng)用協(xié)議不一樣贩幻，Redis直接自己構(gòu)建了VM 機(jī)制 轿腺，因?yàn)橐话愕南到y(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)的話，會(huì)浪費(fèi)一定的時(shí)間去移動(dòng)和請求丛楚；
緩存穿透
啊族壳，查了一下百度百科，似乎沒有相關(guān)的解釋趣些，那只能自己來了仿荆。緩存穿透就是如果請求帶著id過來了，像查詢id=-1的數(shù)據(jù)，于是緩存里自然沒有該數(shù)據(jù)赖歌，因?yàn)閿?shù)據(jù)庫本來也就沒有該數(shù)據(jù)枉圃。那這個(gè)就有趣了，如果不斷大量惡意請求庐冯，那就是直接繞過緩存孽亲，一直在查數(shù)據(jù)庫，給數(shù)據(jù)庫造成極大的壓力展父，這就是緩存穿透返劲。
有了問題自然就要想法子解決，提供參考如下：
1栖茉、在邏輯代碼處做一層請求校驗(yàn)篮绿，例如，id的請求范圍校驗(yàn)吕漂。如果請求的參數(shù)不符合規(guī)矩那就直接拒絕請求了亲配，連緩存都拒絕請求了更別說請求到數(shù)據(jù)庫了；
2惶凝、盡量壞數(shù)據(jù)也做緩存吼虎。比如惡意請求的參數(shù)緩存和數(shù)據(jù)庫庫都獲取不到數(shù)據(jù)一次就直接緩存為壞數(shù)據(jù)一段時(shí)間（比如有一個(gè)緩存池key都為bad_id系列，id請求過來后先查詢key=bad_id系列是否有數(shù)據(jù)苍鲜，沒有的話再請求key=id的緩存數(shù)據(jù)）思灰，這樣就可以緩解惡意請求帶來的壓力；
3混滔、那如果不是惡意請求洒疚，比如正常id=1的請求，此時(shí)剛好緩存沒數(shù)據(jù)坯屿，數(shù)據(jù)庫也查不到數(shù)據(jù)時(shí)油湖，也是建議緩存處理，如處理為key=>null愿伴。但這個(gè)緩存時(shí)間要根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)情況設(shè)置肺魁，不宜過長，比如30秒隔节，否則會(huì)影響正常情況的獲榷炀（比如緩存為null期間數(shù)據(jù)庫已經(jīng)有寫入相關(guān)參數(shù)的數(shù)據(jù)了，此時(shí)就出問題了）怎诫。
4瘾晃、布隆過濾器』眉耍可以使用布隆過濾器解決緩存穿透的問題蹦误，把已存在數(shù)據(jù)的key存在布隆過濾器中劫拢。當(dāng)有新的請求時(shí)，先到布隆過濾器中查詢是否存在强胰，如果不存在該條數(shù)據(jù)直接返回舱沧；如果存在該條數(shù)據(jù)再查詢緩存查詢數(shù)據(jù)庫。這個(gè)等下詳細(xì)討論偶洋，通俗理解為熟吏，當(dāng)布隆過濾器說，某種東西存在時(shí)玄窝，這種東西可能不存在牵寺；當(dāng)布隆過濾器說，某種東西不存在時(shí)恩脂，那么這種東西一定不存在帽氓。比如布隆還用在了識(shí)別垃圾郵箱的功能上。
緩存擊穿
緩存擊穿就是當(dāng)請求參數(shù)過來俩块，緩存中的數(shù)據(jù)瞬間過期黎休，此時(shí)并發(fā)量又大，全部請求直接同時(shí)轉(zhuǎn)為去請求數(shù)據(jù)庫玉凯，瞬間給數(shù)據(jù)庫帶來巨大壓力奋渔。
參考的解決方案自然也有：
1、設(shè)置熱點(diǎn)數(shù)據(jù)永遠(yuǎn)不過期壮啊。這個(gè)法子最為粗暴了。
2撑蒜、加互斥鎖歹啼。就是同一時(shí)間只能有一個(gè)請求去查詢DB更新緩存。然后其他請求再從緩存中取數(shù)據(jù)座菠。代碼實(shí)現(xiàn)就是狸眼，對緩存過期后去請求數(shù)據(jù)庫的操作加互斥鎖，其他獲取不到鎖的請求直接等待（sleep）數(shù)秒后再去重新請求獲取數(shù)據(jù)的方法浴滴，自然就能從緩存取數(shù)據(jù)了拓萌，真是智慧。
3升略、將同一熱點(diǎn)數(shù)據(jù)均勻分布在不同的緩存節(jié)點(diǎn)中（比如將key哈希分散存儲(chǔ)微王，如id_hash(openid)，單獨(dú)設(shè)置過期時(shí)間）品嚣，這樣即可分散熱key對redis的壓力也可避免同一時(shí)間過期后大量請求一起同時(shí)涌向數(shù)據(jù)庫查詢數(shù)據(jù)炕倘。
緩存穿透和擊穿的區(qū)別
這兩者的區(qū)別上面已經(jīng)很清晰了，總結(jié)一下翰撑，穿透就緩存無數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫也無數(shù)據(jù)罩旋，擊穿就是緩存無數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫有數(shù)據(jù)。穿透一般是攻擊行為導(dǎo)致，擊穿很可能就是緩存處理不當(dāng)導(dǎo)致涨醋。透為無則通透瓜饥，擊為有則擊之。無則通透浴骂，有則擊之乓土，哈哈，這是小馬的口訣靠闭。
緩存雪崩
啊帐我，剛理清擊穿和穿透，又來一個(gè)雪崩愧膀，真是頭大拦键。引用別人的一段話來解釋，小馬覺得概括得很是精辟易懂檩淋。
緩存雪崩是指緩存中數(shù)據(jù)大批量同時(shí)到過期時(shí)間（比如redis服務(wù)突然掛了后重啟）芬为，而查詢數(shù)據(jù)量巨大，引起數(shù)據(jù)庫壓力過大甚至down機(jī)蟀悦。和緩存擊穿不同的是媚朦，緩存擊穿指并發(fā)查同一條數(shù)據(jù)，緩存雪崩是不同數(shù)據(jù)都過期了日戈，很多數(shù)據(jù)都查不到從而查數(shù)據(jù)庫询张。
解決方案建議：
1、設(shè)置熱點(diǎn)數(shù)據(jù)永遠(yuǎn)不過期浙炼；
2份氧、緩存數(shù)據(jù)的過期時(shí)間設(shè)置隨機(jī)，防止同一時(shí)間大量數(shù)據(jù)過期現(xiàn)象發(fā)生弯屈，就是將緩存過期時(shí)間設(shè)置錯(cuò)開蜗帜；
3、將熱點(diǎn)數(shù)據(jù)均勻分布在不同的緩存節(jié)點(diǎn)中资厉，這樣即可防止熱點(diǎn)壓力厅缺，又可以防止緩存同一時(shí)間過期，導(dǎo)致雪崩宴偿。這點(diǎn)和擊穿的預(yù)防方法異曲同工湘捎。
關(guān)于緩存擊穿，緩存穿透酪我，緩存雪崩就到這里了消痛。值得一提的是，布隆過濾器是個(gè)一種比較巧妙的概率型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都哭，它可以告訴你某種東西一定不存在或者可能存在秩伞，比較有趣逞带，這點(diǎn)有時(shí)間要細(xì)細(xì)起個(gè)篇幅探討下。謝謝品閱纱新。
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