Redis 缓存问题（图解：三种缓存问题）

博主： JIeJaitt
发布时间：2023 年 07 月 17 日
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分类：科班基础

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> 本节讲解 Redis 缓存问题（常见的三种缓存问题），在实际的业务场景中，Redis 一般和其他数据搭配使用从而减轻后端数据库的压力，比如和关系型数据库 MySQL 配合使用。

在实际的业务场景中，Redis 一般和其他数据库搭配使用，用来减轻后端数据库的压力，比如和关系型数据库 MySQL 配合使用。

Redis 会把 MySQL 中经常被查询的数据缓存起来，比如热点数据，这样当用户来访问的时候，就不需要到 MySQL 中去查询了，而是直接获取 Redis 中的缓存数据，从而降低了后端数据库的读取压力。如果说用户查询的数据 Redis 没有，此时用户的查询请求就会转到 MySQL 数据库，当 MySQL 将数据返回给客户端时，同时会将数据缓存到 Redis 中，这样用户再次读取时，就可以直接从 Redis 中获取数据。流程图如下所示：

![](https://www.notion.so/image/https%3A%2F%2Fs3-us-west-2.amazonaws.com%2Fsecure.notion-static.com%2Fcc47632e-13f0-4a6b-a1a1-92a5428d534a%2FUntitled.png?table=block&id=a3560e6f-d6a9-4d05-9a4c-6bad645a9e59)
图 1：缓存使用流程图

在使用 Redis 作为缓存数据库的过程中，有时也会遇到一些棘手问题，比如常见缓存穿透、缓存击穿和缓存雪崩等问题，本节将对这些问题做简单地说明，并且提供有效的解决方案。

缓存穿透
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缓存穿透是指当用户查询某个数据时，Redis 中不存在该数据，也就是缓存没有命中，此时查询请求就会转向持久层数据库 MySQL，结果发现 MySQL 中也不存在该数据，MySQL 只能返回一个空对象，代表此次查询失败。如果这种类请求非常多，或者用户利用这种请求进行恶意攻击，就会给 MySQL 数据库造成很大压力，甚至于崩溃，这种现象就叫缓存穿透。

为了避免缓存穿透问题，下面介绍两种解决方案：

#### 1) 缓存空对象

当 MySQL 返回空对象时， Redis 将该对象缓存起来，同时为其设置一个过期时间。当用户再次发起相同请求时，就会从缓存中拿到一个空对象，用户的请求被阻断在了缓存层，从而保护了后端数据库，但是这种做法也存在一些问题，虽然请求进不了 MSQL，但是这种策略会占用 Redis 的缓存空间。

#### 2) 布隆过滤器

我们知道，布隆过滤器判定不存在的数据，那么该数据一定不存在，利用它的这一特点可以防止缓存穿透。

首先将用户可能会访问的热点数据存储在布隆过滤器中（也称缓存预热），当有一个用户请求到来时会先经过布隆过滤器，如果请求的数据，布隆过滤器中不存在，那么该请求将直接被拒绝，否则将继续执行查询。相较于第一种方法，用布隆过滤器方法更为高效、实用。其流程示意图如下：

![](https://www.notion.so/image/https%3A%2F%2Fs3-us-west-2.amazonaws.com%2Fsecure.notion-static.com%2F3be9954b-2f6b-4f44-a8fd-4e7ef75212a4%2FUntitled.png?table=block&id=2790025c-f309-429b-9481-65153f41cfc7)
图 2：缓存穿透问题解决

缓存预热：是指系统启动时，提前将相关的数据加载到 Redis 缓存系统中。这样避免了用户请求的时再去加载数据。

缓存击穿
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缓存击穿是指用户查询的数据缓存中不存在，但是后端数据库却存在，这种现象出现原因是一般是由缓存中 key 过期导致的。比如一个热点数据 key，它无时无刻都在接受大量的并发访问，如果某一时刻这个 key 突然失效了，就致使大量的并发请求进入后端数据库，导致其压力瞬间增大。这种现象被称为缓存击穿。

缓存击穿有两种解决方法：

#### 1) 改变过期时间

设置热点数据永不过期。

#### 2) 分布式锁

采用分布式锁的方法，重新设计缓存的使用方式，过程如下：

* 上锁：当我们通过 key 去查询数据时，首先查询缓存，如果没有，就通过分布式锁进行加锁，第一个获取锁的进程进入后端数据库查询，并将查询结果缓到 Redis 中。
* 解锁：当其他进程发现锁被某个进程占用时，就进入等待状态，直至解锁后，其余进程再依次访问被缓存的 key。

缓存雪崩
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缓存雪崩是指缓存中大批量的 key 同时过期，而此时数据访问量又非常大，从而导致后端数据库压力突然暴增，甚至会挂掉，这种现象被称为缓存雪崩。它和缓存击穿不同，缓存击穿是在并发量特别大时，某一个热点 key 突然过期，而缓存雪崩则是大量的 key 同时过期，因此它们根本不是一个量级。

#### 解决方案

缓存雪崩和缓存击穿有相似之处，所以也可以采用热点数据永不过期的方法，来减少大批量的 key 同时过期。再者就是为 key 设置随机过期时间，避免 key 集中过期。

最后修改：2023 年 07 月 18 日

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JIeJaitt • 2023 年 07 月 17 日

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在实际的业务场景中，Redis 一般和其他数据库搭配使用，用来减轻后端数据库的压力，比如和关系型数据库 MySQL 配合使用。

缓存穿透
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为了避免缓存穿透问题，下面介绍两种解决方案：

#### 1) 缓存空对象

#### 2) 布隆过滤器

我们知道，布隆过滤器判定不存在的数据，那么该数据一定不存在，利用它的这一特点可以防止缓存穿透。

缓存预热：是指系统启动时，提前将相关的数据加载到 Redis 缓存系统中。这样避免了用户请求的时再去加载数据。

缓存击穿
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缓存击穿有两种解决方法：

#### 1) 改变过期时间

设置热点数据永不过期。

#### 2) 分布式锁

采用分布式锁的方法，重新设计缓存的使用方式，过程如下：

缓存雪崩
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#### 解决方案

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