前言

緩存系統(tǒng)存在于持久層和應(yīng)用服務(wù)層之間腋逆，通過(guò)提前在內(nèi)存中加載熱點(diǎn)數(shù)據(jù)婿牍，減少服務(wù)器直接訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的次數(shù)，從而提高性能和分擔(dān)數(shù)據(jù)庫(kù)壓力惩歉。

注意這里有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

• 提高性能等脂，響應(yīng)速度。由于緩存系統(tǒng)通常在內(nèi)存中加載數(shù)據(jù)撑蚌，減少了不必要的磁盤(pán)IO和數(shù)據(jù)傳輸及轉(zhuǎn)化上遥，極大幅度的提升了系統(tǒng)響應(yīng)速度。
• 提高并發(fā)量≌浚現(xiàn)有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)并發(fā)量非常龐大粉楚，但是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的連接數(shù)是有限的。通過(guò)分擔(dān)一部分JDBC亮垫，從而提高了并發(fā)量模软。

緩存系統(tǒng)提高性能的同時(shí)了帶來(lái)了其他風(fēng)險(xiǎn)，他們分別是緩存穿透饮潦、緩存擊穿燃异、緩存雪崩。

緩存穿透

正常情況下继蜡，緩存系統(tǒng)存在數(shù)據(jù)就不會(huì)再訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)回俐，數(shù)據(jù)庫(kù)有數(shù)據(jù)也會(huì)更新緩存系統(tǒng)逛腿。但是有一些KEY本身不存在于緩存系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)。那么就會(huì)出現(xiàn)如下場(chǎng)景仅颇，系統(tǒng)請(qǐng)求如同一把利刃穿透所有服務(wù)層单默，但最終什么也沒(méi)有返回跟束。

這個(gè)過(guò)程本身不會(huì)有什么問(wèn)題褂傀，但是假設(shè)有人發(fā)現(xiàn)我們的請(qǐng)求在某些場(chǎng)景下KEY會(huì)失效，那么就會(huì)不斷的發(fā)起這樣的請(qǐng)求诵冒，或者系統(tǒng)本身存在這樣的業(yè)務(wù)場(chǎng)景政冻。設(shè)想一下枚抵，系統(tǒng)的負(fù)載可能是K，但是這些無(wú)效請(qǐng)求只比K小了一部分明场，那么正常的請(qǐng)求將無(wú)法被系統(tǒng)處理，這是我們完全不想看到的李丰。

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解決方案

針對(duì)這個(gè)問(wèn)題苦锨，目前有兩種普遍的解決方案：

• 設(shè)置NULL值。當(dāng)我們無(wú)法查找道值的時(shí)候可以給緩存系統(tǒng)設(shè)置NULL值趴泌，假設(shè)不法分子試圖發(fā)起攻擊針對(duì)KEY=“key1”舟舒，那么我們就可以set key1=null，這樣系統(tǒng)就不會(huì)被占用嗜憔。
• 利用布隆過(guò)濾器秃励。但是這樣的KEY值我們無(wú)法預(yù)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部或者外部有多少，我們就需要用到布隆過(guò)濾器吉捶，它的原理類似于對(duì)KEY進(jìn)行預(yù)先的判斷夺鲜，如果存在于系統(tǒng)我們才會(huì)放行。但是不攏過(guò)濾器可能存在一定誤判呐舔，這和它的實(shí)現(xiàn)原理相關(guān)币励。這里不贅述：https://blog.csdn.net/Zyw907155124/article/details/135556557

緩存擊穿

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緩存擊穿需要以下條件同時(shí)存在：

1. 某一KEY值不存在于系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)。
2. 同一時(shí)刻珊拼，系統(tǒng)存在大量的并發(fā)請(qǐng)求通過(guò)了布隆過(guò)濾器等限制食呻，需要查詢數(shù)據(jù)庫(kù)。
3. 并且這個(gè)事務(wù)非常復(fù)雜需要占據(jù)大量的系統(tǒng)資源去計(jì)算才能返回并設(shè)置新的緩存澎现。

這種情況下仅胞，高并發(fā)請(qǐng)求就好比無(wú)數(shù)個(gè)閃電，不停的電擊系統(tǒng)的同一部位剑辫，然后造成系統(tǒng)的癱瘓干旧。這一過(guò)程就像是擊穿了系統(tǒng)一樣。

解決方案

解決這個(gè)問(wèn)題的核心點(diǎn)就是某一時(shí)刻的大量緩存擊穿請(qǐng)求如何有序的進(jìn)行緩存重建揭斧，而不是無(wú)序的搶占系統(tǒng)資源莱革。所以常用的兩個(gè)方案是：

1. 互斥鎖峻堰。鎖機(jī)制的本質(zhì)是強(qiáng)一致性，這可能會(huì)引起系統(tǒng)的可用性下降盅视，但是卻完全保持了請(qǐng)求的有序執(zhí)行捐名。
2. 永不過(guò)期。正常的KEY都會(huì)有過(guò)期時(shí)間闹击，但是針對(duì)這種計(jì)算量龐大的KEY可以不設(shè)置他們的過(guò)期時(shí)間镶蹋，但是實(shí)際上查詢緩存是我們需要判斷邏輯上是否過(guò)期。如果數(shù)據(jù)過(guò)期赏半，則通過(guò)異步方式更新緩存贺归，避免在更新過(guò)程中返回臟數(shù)據(jù)。

緩存雪崩

緩存值集中在同一時(shí)刻大量失效断箫，系統(tǒng)又剛好需要請(qǐng)求這些失效的KEY拂酣，就有可能同時(shí)引發(fā)緩存擊穿和緩存穿透，并且對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)造成非常大的壓力仲义。

比如設(shè)計(jì)之初我們?cè)O(shè)想一百個(gè)請(qǐng)求只有十個(gè)在數(shù)據(jù)庫(kù)婶熬，但是緩存失效導(dǎo)致一百個(gè)全部落到數(shù)據(jù)庫(kù)，從而引發(fā)整個(gè)系統(tǒng)的崩盤(pán)埃撵，這就好比一個(gè)細(xì)小的錯(cuò)誤卻導(dǎo)致大面積的服務(wù)癱瘓赵颅，雪崩就產(chǎn)生了。

解決方案

這個(gè)問(wèn)題其實(shí)很棘手暂刘，因?yàn)樗枰到y(tǒng)很多策略和方案同時(shí)起效才能一定程度上避免雪崩饺谬。

1. 合理的設(shè)置失效時(shí)間，盡可能的讓系統(tǒng)的緩存均勻分布的去失效谣拣。
2. 假設(shè)還是大面積失效募寨，那么引入二級(jí)緩存兜底。
3. 假設(shè)二級(jí)緩存還是失效芝发，引入高可用系統(tǒng)绪商，提高緩存系統(tǒng)的并發(fā)量和可用性，準(zhǔn)備硬扛沖擊辅鲸。
4. 針對(duì)并發(fā)量我們也可以入手格郁，設(shè)計(jì)排它鎖，讓請(qǐng)求有序執(zhí)行独悴。
5. 建立高可用的系統(tǒng)做好最后都低兜底例书。
6. 實(shí)在不行還可以緩存降級(jí)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)大量緩存失效時(shí)刻炒，緩存系統(tǒng)可以適當(dāng)?shù)慕档头?wù)級(jí)別决采。
   7.除此之外可以提前監(jiān)控緩存系統(tǒng)，有效避免雪崩坟奥。