【Redis】应用问题解决

news2024/11/25 22:25:36

一、缓存击穿

1、什么叫缓存击穿
系统中某个查询次数很多的热点key，在某个时刻过期，而此时又正好有大量并发请求查询这个key，但是缓存的重建还没有完成，这样，就会有大量请求涌向后端数据库，使得其压力骤增甚至崩溃

2、如何解决缓存击穿

使用分布式互斥锁：只允许一个线程获取到锁，由它去查询数据库，然后将查询到的数据设置到缓存中，其他线程必须等待重建缓存的线程执行完，然后去缓存中获取数据
设置永不过期
- 在设置热点key的时候，不给key设置过期时间
- 或者正常给key设置过期时间，不过在后台同时启一个定时任务去定时地更新这个缓存

二、缓存穿透

1、什么叫缓存穿透
缓存穿透的意思就是，应用查询一个不存在的数据，在缓存中查不到，去数据库查也查不到，这样就无法写入缓存。如果出现大量此类请求，每次查询都访问数据库，就会导致后端数据库压力骤增，缓存失去了对数据库的保护作用

2、为什么会发生缓存穿透

自身的业务代码出了问题，如set和get的key不一致，导致查不到数据
遭到恶意的网络攻击

3、如何解决缓存穿透

缓存空对象：将数据库返回的null缓存起来，设置一个较短的过期时间
使用布隆过滤器，可以结合博主之前写的bitmap理解
- 简单来说就是在初始化布隆过滤器时，会先将所有key进行n次hash运算，这样就可以得到n个位置，然后将这n个位置上的元素改为1
- 然后请求过来后，我们对要查询的key做hash运算得到某个位置，然后看布隆过滤器中对应位置元素的值是否为1
  - 如果对应位置元素的值为1，就证明key在库中存在，则继续向下查询
  - 如果对应位置元素的值不为1，那么就证明key在库中不存在，直接返回客户端空即可
使用黑白名单：如果是恶意攻击，我们可以通过只允许某些IP访问我们的服务或者禁止某些IP访问我们的服务

三、缓存雪崩

1、什么叫缓存雪崩
缓存中有大量的key在同一时刻过期，或者Redis直接宕机了，导致大量的查询请求全部到达数据库，造成数据库查询压力骤增，甚至直接挂掉

2、如何解决缓存雪崩

将每个key的过期时间打散，使它们的失效点尽可能均匀分布
针对一些常用的数据设置成为永久有效
使用高可用集群，防止redis宕机造成缓存不可用

四、分布式锁

1、什么是分布式锁
所有服务中的所有线程都去获取同一把锁，但只有一个线程可以成功的获得锁，其他没有获得锁的线程必须全部等待，直到持有锁的线程释放锁。在集群场景下，使用分布式锁，有助于保证数据的一致性

2、实现分布式锁的方案

基于数据库实现
基于缓存(Redis等，基于redis实现性能最高)
基于zookeeper(可靠性最高)

3、使用setnx设置分布式锁

使用setnx key value去设置数据，使用del key去删除数据
这个命令的意思就是，如果key存在，就无法更改value
所以不管是集群中哪个节点想修改这个key，在使用del之前都无法成功
然后为了防止设置key之后，节点宕机无法执行del key操作导致这个key一直被锁定，我们还需要设置过期时间，所以我们执行完setnx key value之后使用expire key <time>命令给这个key设置过期时间
还有一点需要考虑的是，如果在执行expire key <time>命令之前，节点宕机，那么这个key还是会被锁定，所以我们要考虑原子性操作，使用set key value nx ex <expireTime>命令来完成设置key和过期时间的操作（注意，此指令只能限制setnx命令，限制不了set命令）

127.0.0.1:6379> set k1 10 nx ex 60
OK
127.0.0.1:6379>
127.0.0.1:6379> setnx k1 20
(integer) 0
127.0.0.1:6379> ttl k1
(integer) 47
127.0.0.1:6379>
127.0.0.1:6379> set k1 20
OK
127.0.0.1:6379> get k1
"20"
127.0.0.1:6379>

4、通过uuid解决锁误删的情况

在多线程情况下，我们还可能会遇到锁被误删的问题
在这里插入图片描述
为了解决这种误删问题，我们在执行set key value nx ex <expireTime>命令时，value可以带上uuid作为区分其他线程的依据，业务代码在执行释放锁操作之前，先去判断获取到的value是否符合或包含自己的那个uuid，这样就避免了因为卡顿会误删别人的锁的情况