在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，大流量、海量數(shù)據(jù)、高并發(fā)是每個(gè)企業(yè)都渴望和害怕的術(shù)語。欲望是因?yàn)樗鼈兇砹擞脩籼峁┑姆?wù)是愿意付費(fèi)的、有價(jià)值的；恐懼是因?yàn)橐坏┧杏脩舳忌蟻砹?，系統(tǒng)就無法正常為用戶提供服務(wù)，讓用戶失望，最后選擇離開。僅僅靠服務(wù)器資源的超高配置還是很難支持高并發(fā)的場景。所以我們需要緩存。

緩存在計(jì)算機(jī)世界中無處不在。CPU有一級二級三級緩存，TLB以Linux操作心態(tài)加速虛擬地址和物理地址的轉(zhuǎn)換，redis數(shù)據(jù)庫以應(yīng)用服務(wù)緩存數(shù)據(jù)，瀏覽器或應(yīng)用有本地緩存?？梢哉f緩存很重要。有了它，整個(gè)世界似乎都變好了。刷網(wǎng)頁的時(shí)候很快就能把數(shù)據(jù)拿回來，不用一直等。

讓我們舉一個(gè)簡單的例子來看看什么是緩存。我們知道數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)通常存儲在磁盤上。當(dāng)用戶從前端請求時(shí)，直接訪問磁盤的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)會非常慢。如果有緩存，在用戶請求到達(dá)后，業(yè)務(wù)線程將首先訪問緩存。如果緩存命中，會直接返回給用戶。如果沒有命中，會繼續(xù)請求磁盤數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，獲取后返回給用戶。同時(shí)，磁盤獲得的數(shù)據(jù)將被寫回緩存系統(tǒng)，為下一次請求做準(zhǔn)備。

但是這么強(qiáng)大的緩存系統(tǒng)，其實(shí)有很多問題，就是緩存雪崩、緩存擊穿、緩存穿透。但是不要害怕。有問題就有解決辦法。讓我們慢慢往下看。

所謂緩存雪崩，就是大量緩存的數(shù)據(jù)同時(shí)失效，所有請求都命中數(shù)據(jù)庫，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫在巨大的壓力下掛掉。比如雙十一期間，用戶會開淘寶買東西。有的人確實(shí)需要買東西，有的人只是湊熱鬧。反正這個(gè)時(shí)候首頁壓力很大。為了滿足所有用戶對數(shù)據(jù)的訪問，阿里程序員將主頁數(shù)據(jù)緩存在redis中，并將redis的到期時(shí)間設(shè)置為12小時(shí)。我們知道redis是內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，所以訪問速度非?？臁?shù)據(jù)緩存后，用戶買的很開心，程序員也很開心，系統(tǒng)依然完好...12個(gè)小時(shí)慢慢過去了，用戶購物的熱情并沒有減弱，但是大量的用戶請求卻來了。然而，主頁redis中緩存的數(shù)據(jù)已經(jīng)完全失效。此時(shí)redis中沒有數(shù)據(jù)，用戶請求直接撲向數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫怎么承受得住直接崩潰？

為了應(yīng)對緩存雪崩，我們也有一些措施，比如隨機(jī)設(shè)置密鑰的到期時(shí)間，避免大量密鑰同時(shí)失效，比如不設(shè)置到期時(shí)間或者設(shè)置到期時(shí)間過長，或者運(yùn)行定時(shí)任務(wù)，隨時(shí)監(jiān)控緩存，在到期前刷新新的緩存。

所謂緩存穿透，就是數(shù)據(jù)沒有緩存在緩存中，導(dǎo)致請求直接到達(dá)數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫掛在很大的壓力下。比如雙十一期間，一個(gè)黑客發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上沒有混沌炸雞的產(chǎn)品(假設(shè)產(chǎn)品ID為-1)，于是寫了一個(gè)腳本大量請求這個(gè)產(chǎn)品。redis緩存我只有炸雞產(chǎn)品，不滿足需求，他就放數(shù)據(jù)庫里，所有的請求都放數(shù)據(jù)庫里。數(shù)據(jù)庫說我也沒有，但是不斷的輪詢，結(jié)果直接崩潰了。

我們也有一些措施來處理緩存滲透。比如redis時(shí)將一些不存在的數(shù)據(jù)緩存設(shè)置為null，比如檢查請求參數(shù)，非法直接攔截，比如增加安全保護(hù)，定期掃描，發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)直接將請求的IP地址加入黑名單。

所謂緩存崩潰，是指緩存的熱數(shù)據(jù)突然失效，導(dǎo)致大量請求訪問數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫承受不了壓力，直接掛機(jī)。比如雙十一期間，iPhone12可以在凌晨00:00-01:00之間搶購1美分。哇，這個(gè)真便宜。程序員也預(yù)測到了產(chǎn)品的受歡迎程度，于是將iPhone12的產(chǎn)品信息緩存在redis中，設(shè)置為1小時(shí)過期。IPhone12是一款新產(chǎn)品，吸引了1億人的關(guān)注。男人、女人和孩子都蜂擁購買一部iPhone。59分鐘時(shí)，redis中iPhone12的數(shù)據(jù)突然過期。這時(shí)候大量的請求去了數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫直接崩潰了。

為了處理緩存崩潰，我們也有一些措施，比如設(shè)置熱數(shù)據(jù)永不過期，比如鎖定數(shù)據(jù)。當(dāng)一個(gè)線程不能請求數(shù)據(jù)時(shí)，其他用戶線程也不能請求數(shù)據(jù)，直到第一個(gè)線程得到數(shù)據(jù)，才去redis緩存，而其他線程仍然從緩存中取數(shù)據(jù)，比如服務(wù)降級，直接返回“貨太熱，系統(tǒng)休息一會兒”。

通過這篇文章的介紹，相信你對緩存、緩存雪崩、緩存擊穿、緩存穿透有了相應(yīng)的了解。當(dāng)你的業(yè)務(wù)由于高并發(fā)、大數(shù)據(jù)量而準(zhǔn)備啟用緩存策略時(shí)，你要針對緩存帶來的雪崩、崩潰、滲透等問題采取防護(hù)措施，讓大家玩得開心~

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