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缓存穿透，缓存雪崩，缓存击穿

丁D
学无止境
2019-03-27 23:40
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摘要缓存穿透，缓存雪崩，缓存击穿

# 缓存穿透
缓存穿透是指查询一个一定不存在的数据，即**缓存和数据库中都没有**的数据。由于缓存不命中，并且出于容错考虑，如果从数据库查不到数据则不写入缓存，这将导致这个不存在的数据每次请求都要到数据库去查询，失去了缓存的意义。

比如findById  数据库的id是正数   findById?id=-1 查询一条id为-1的数据

##如何解决缓存穿透
一：对查询不到的数据也做缓存处理，只是过期时间设置短一些！
二：我们可以使用**布隆过滤**器(BloomFilter)或者压缩filter提前拦截，不合法就不让这个请求到数据库层！

# 缓存击穿
缓存击穿是指**缓存中没有但数据库中有**的数据（一般是缓存时间到期），这时由于并发用户特别多，同时读缓存没读到数据，又同时去数据库去取数据，引起数据库压力瞬间增大，造成过大压力

##如何解决缓存击穿
一：设置热点数据**永远不过期**。
这里的**永远不过期**是指：
(1) 从redis上看，确实没有设置过期时间，这就保证了，不会出现热点key过期问题，也就是“物理”不过期。
(2) 从功能上看，如果不过期，那不就成静态的了吗？所以我们把过期时间存在key对应的value里，如果发现要过期了，通过一个后台的异步线程进行缓存的构建，也就是“逻辑”过期

从实战看，这种方法对于性能非常友好，唯一不足的就是构建缓存时候，其余线程(非构建缓存的线程)可能访问的是老数据，但是对于一般的互联网功能来说这个还是可以忍受。
```java
String get(final String key) {    
        V v = redis.get(key);    
        String value = v.getValue();    
        long timeout = v.getTimeout();    
        if (v.timeout <= System.currentTimeMillis()) {    
            // 异步更新后台异常执行    
            threadPool.execute(new Runnable() {    
                public void run() {    
                    String keyMutex = "mutex:" + key;    
                    if (redis.setnx(keyMutex, "1")) {    
                        // 3 min timeout to avoid mutex holder crash    
                        redis.expire(keyMutex, 3 * 60);    
                        String dbValue = db.get(key);    
                        redis.set(key, dbValue);    
                        redis.delete(keyMutex);    
                    }    
                }    
            });    
        }    
        return value;    
}  
```

二：加**互斥锁**，互斥锁参考代码如下：
![alt](/upload/20180919143214879.png
)

# 缓存雪崩
缓存雪崩是指缓存数据集中在同一个时间段过期，导致大量的请求跑到数据库去查询数据，造成mysql的压力过大，可能宕机。这种还不是最致命的，集中过期，理论上数据库也是能顶住压力的。

最致命的是当redis缓存服务器宕机导致，对数据库服务器造成的压力是不可预知的，很有可能瞬间就把数据库压垮。
##缓存雪崩后果
1、redis集群彻底崩溃

2、缓存服务大量对redis的请求hang住，占用资源

3、缓存服务大量的请求打到源头服务去查询mysql，直接打死mysql

4、源头服务因为mysql被打死也崩溃，对源服务的请求也hang住，占用资源

5、缓存服务大量的资源全部耗费在访问redis和源服务无果，最后自己被拖死，无法提供服务

6、nginx无法访问缓存服务，redis和源服务，只能基于本地缓存提供服务，但是缓存过期后，没有数据提供

![alt](/upload/微信图片_20190722092219.png)
##如何解决缓存雪崩
分成事前，事中，事后三步骤
**事前**
一：错开设置过期时间（比如电商缓存商品可以对商品过期时间加一个随机因子，错开缓存过期时间）
发生缓存雪崩之前，事情之前，怎么去避免redis彻底挂掉
二：redis集群化高可用（哨兵，redis cluster，双机房部署，一部分几点部署在另一个机房）

**事中**
redis缓存服务器宕机，有大量请求无法访问redis了（以商品详情页多级缓存机构为例）
1. 还使用了ehcache缓存，应对零散的redis中数据被清除掉的现象，另外一个主要是预防redis彻底崩溃，ehcache的缓存还能支撑一阵
2. 对redis访问的资源隔离
3. 对源服务访问的限流以及资源隔离

**事后**
1. redis数据可以恢复，做了备份，redis数据备份和恢复，redis重新启动起来
2. redis数据彻底丢失了，或者数据过旧，快速缓存预热，redis重新启动起来

事中代码：：对redis进行资源隔离
```js
<dependency>
  <groupId>com.netflix.hystrix</groupId>
  <artifactId>hystrix-core</artifactId>
  <version>1.5.12</version>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>com.netflix.hystrix</groupId>
  <artifactId>hystrix-metrics-event-stream</artifactId>
  <version>1.4.10</version>
</dependency>

//构造函数传参数并，对同一类型分组RedisGroup

import redis.clients.jedis.JedisCluster;

import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
import com.netflix.hystrix.HystrixCommand;
import com.netflix.hystrix.HystrixCommandGroupKey;
import com.roncoo.eshop.cache.model.ProductInfo;
import com.roncoo.eshop.cache.spring.SpringContext;
//获取返回null
public class GetProductInfoFromReidsCacheCommand extends HystrixCommand<ProductInfo> {

private Long productId;
	
	public GetProductInfoFromReidsCacheCommand(Long productId) {
		super(HystrixCommandGroupKey.Factory.asKey("RedisGroup"));
		this.productId = productId;
	}
	
	@Override
	protected ProductInfo run() throws Exception {
		JedisCluster jedisCluster = (JedisCluster) SpringContext.getApplicationContext()
				.getBean("JedisClusterFactory"); 
		String key = "product_info_" + productId;
		String json = jedisCluster.get(key);
		if(json != null) {
			return JSONObject.parseObject(json, ProductInfo.class);
		}
		return null;
	}
}
//保存  返回Boolean
public class SaveProductInfo2ReidsCacheCommand extends HystrixCommand<Boolean> {
	
	private ProductInfo productInfo;
	
	public SaveProductInfo2ReidsCacheCommand(ProductInfo productInfo) {
		super(HystrixCommandGroupKey.Factory.asKey("RedisGroup"));
		this.productInfo = productInfo;
	}
	
	@Override
	protected Boolean run() throws Exception {
		JedisCluster jedisCluster = (JedisCluster) SpringContext.getApplicationContext()
				.getBean("JedisClusterFactory"); 
		String key = "product_info_" + productInfo.getId();
		jedisCluster.set(key, JSONObject.toJSONString(productInfo));  
		return true;
	}  
}

/**
	 * 将商品信息保存到redis中
	 * @param productInfo 
	 */
	public void saveProductInfo2ReidsCache(ProductInfo productInfo) {
		SaveProductInfo2ReidsCacheCommand command = new SaveProductInfo2ReidsCacheCommand(productInfo);
		command.execute();
	}
```

https://www.cnblogs.com/leeSmall/articles/8594542.html

参考
https://blog.csdn.net/kongtiao5/article/details/82771694
https://zhuanlan.zhihu.com/p/59945689
https://www.jianshu.com/p/55e245bad12a
https://www.cnblogs.com/dream-to-pku/p/9153999.html

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