Redis 的缓存异常处理——缓存雪崩、缓存击穿、缓存穿透

在实际应用 Redis 过程中，如果将 Redis 作为数据库的缓存，经常会遇到这几个问题：缓存雪崩、缓存击穿、缓存穿透等。

缓存雪崩

缓存雪崩指的是，大量的应用无法在 Redis 缓存中处理，然后大量请求发送到了数据库，导致数据库的压力激增，甚至可能导致数据库崩溃，从而导致整个系统崩溃，引发雪崩一样的连锁效应。

而引起缓存雪崩的原因，一般如下：

1、缓存中大量 key 同时过期

2、Redis 实例挂掉了，无法处理请求

对于原因 1，在实际应用中应当避免大量 key 同时过期的场景。如果确实有这种业务场景，可以微调这批 key 过期的时间，使其能有一定的相差间隔。

对于原因2，之前提到的Redis 主从集群其实可以比较好地实现主 Redis 实例挂掉后，能有其他从库快速切换为主库，继续提供服务。

当然，以上都是预防的措施，如果已经发生了 缓存雪崩，为了防止数据库被大量的请求搞崩溃，可以采用服务熔断或者请求限流。

服务熔断就是暂停对业务提供 Redis 服务，直到 Redis 恢复正常，再向外提供服务。当然，这种情况下，业务也会整个停摆了。另外一种比较温和的办法就是请求限流。请求限流顾名思义，就是限制请求的流量，随机丢弃一部分的请求，以保证不会同时有太多请求压入数据库。

缓存击穿

缓存击穿是指，针对某个热点数据，突然在缓存中失效，然后这些请求到热点数据的请求会都请求到数据库。

缓存击穿一般是热点 key 在 Redis 中过期了导致的。最直接的方法就是，对于热点 key ，就不设置过期时间。

缓存穿透

缓存穿透指的是，数据既不在 Redis 中，也不在数据库中。每次请求 Redis 发现没有对应的 key之后，再去请求数据库，发现数据库也没有。那么这时， Redis 就相当于一个摆设，没有具体的作用了。如果有人恶意攻击系统，故意使用空值或者其他不存在的值进行频繁请求，那么也会对数据库造成比较大的压力。

为了避免缓存穿透，我们可以：

1、缓存空值或缺省值

2、采用布隆过滤器，提前判断是否有此数据。

布隆过滤器实际上就是把 key 通过三次不同的哈希，计算出三个哈希值，然后在哈希表中把对应哈希值位置置为1。当有新的请求过来时，先判断这个 key 经过N次哈希后，对应的哈希值位置是否为1，只要有一个不为1，就说明此 key 之前没有缓存过。

实际上，布隆过滤器也是有缺陷的，它不能完全保证请求过来的 key ，通过布隆过滤器的校验，就一定有这个数据。但是，只要没有通过布隆过滤器的校验，那么这个 key 就一定不存在。其实这样就已经可以过滤掉大部分不存在的 key 请求了。

正如以上提到的布隆过滤器缺陷，如果布隆过滤器的哈希槽过短，很有可能导致大部分的位置都为 1 ，那么此时，布隆过滤器就失去了它的意义。所以，当我们发现布隆过滤器大部分位置都为1了，应该要扩宽哈希槽。

3、在实际业务中，我们对于请求的参数应该要先进行校验，请求的参数应该要在规定范围内。实际上，在工程应用中，主要也是依赖于参数的校验，过滤掉很多无效请求。

数据不一致性

当使用 Redis 作为数据库缓存时，可能会存在数据不一致的问题。

当需要修改一份数据时，需要同时修改数据库和缓存，那么这里就要区分：先修改数据库还是修改缓存；对于缓存，是直接修改数据还是删除数据？