关于redis:Redis-缓存穿透-缓存雪崩-缓存击穿

明天看了面试材料简直都要问 Redis 开始温习吧 ~

缓存穿透缓存雪崩缓存击穿

业务零碎要查问的数据基本就存在！当业务零碎发动查问时，依照上述流程，首先会返回缓存中查问，因为缓存中不存在，而后再返回数据库中查问。因为该数据压根就不存在，因而数据库也返回空。这就是缓存穿透。

综上所述：业务零碎拜访压根就不存在的数据，就称为缓存穿透

如果存在海量申请查问压根就不存在的数据，那么这些海量申请都会落到数据库中，数据库压力剧增，可能会导致系统解体（你要晓得，目前业务零碎中 最软弱的就是 IO，略微来点压力它就会解体，所以咱们要想种种方法爱护它）。

产生缓存穿透的起因有很多，个别为如下两种：

歹意攻打，成心营造大量不存在的数据申请咱们的服务，因为缓存中并不存在这些数据，因而海量申请均落在数据库中，从而可能会导致数据库解体。

代码逻辑谬误。这是程序员的锅，没啥好讲的，开发中肯定要防止！

上面来介绍两种避免缓存穿透的伎俩。

之所以产生缓存穿透，是因为缓存中没有存储这些空数据的 key，导致这些申请全都打到数据库上。

那么，咱们能够略微批改一下业务零碎的代码，将数据库查问后果为空的 key 也存储在缓存中。当后续又呈现该 key 的查问申请时，缓存间接返回 null，而无需查询数据库。

缓存空对象会有两个问题：

第一，空值做了缓存，意味着缓存层中存了更多的键，须要更多的内存空间 (如果是攻打，问题更重大)，比拟无效的办法是针对这类数据设置一个 较短的过期工夫，让其主动剔除。

第二，缓存层和存储层的数据会有一段时间窗口的不统一，可能会对业务有肯定影响。例如过期工夫设置为 5 分钟，如果此时存储层增加了这个数据，那此段时间就会呈现缓存层和存储层数据的不统一，此时能够利用音讯零碎或者其余形式革除掉缓存层中的空对象。

第二种防止缓存穿透的形式即为应用 BloomFilter。

它须要在缓存之前再加一道屏障，外面存储目前数据库中存在的所有 key，如下图所示：

当业务零碎有查问申请的时候，首先去 BloomFilter 中查问该 key 是否存在。若不存在，则阐明数据库中也不存在该数据，因而缓存都不要查了，间接返回 null。若存在，则继续执行后续的流程，先返回缓存中查问，缓存中没有的话再返回数据库中的查问。

这种办法实用于数据命中不高，数据绝对固定实时性低（通常是数据集较大）的利用场景，代码保护较为简单，然而缓存空间占用少。

这两种计划都能解决缓存穿透的问题，但应用场景却各不相同。

对于一些歹意攻打，查问的 key 往往各不相同，而且数据贼多。此时，第一种计划就显得提襟见肘了。因为它须要存储所有空数据的 key，而这些歹意攻打的 key 往往各不相同，而且同一个 key 往往只申请一次。因而即便缓存了这些空数据的 key，因为不再应用第二次，因而也起不了爱护数据库的作用。
因而，对于空数据的 key 各不相同、key 反复申请概率低 的场景而言，应该抉择第二种计划。而对于空数据的 key 数量无限、key 反复申请概率较高 的场景而言，应该抉择第一种计划。

通过上文可知，缓存其实表演了一个爱护数据库的角色。它帮数据库抵御大量的查问申请，从而防止软弱的数据库受到挫伤。

如果缓存因某种原因产生了宕机，那么本来被缓存抵御的海量查问申请就会像疯狗一样涌向数据库。此时数据库如果抵御不了这微小的压力，它就会解体。

这就是缓存雪崩。

2.2.1 应用 缓存集群 ，保障缓存高可用
和飞机都有多个引擎一样，如果缓存层设计成高可用的，即便个别节点、个别机器、甚至是机房宕掉，仍然能够提供服务，例如后面介绍过的 Redis Sentinel 和 Redis Cluster 都实现了高可用。

Hystrix 是一款开源的“防雪崩工具”，它通过熔断、降级、限流三个伎俩来升高雪崩产生后的损失。

Hystrix 就是一个 Java 类库，它采纳命令模式，每一项服务解决申请都有 各自的处理器 。所有的申请都要通过各自的处理器。处理器会记录以后服务的申请 失败率 。一旦发现以后服务的申请失败率达到预设的值，Hystrix 将会回绝随后该服务的所有申请， 间接返回一个预设的后果 。这就是所谓的“熔断”。当通过一段时间后，Hystrix 会放行该服务的一部分申请， 再次统计它的申请失败率。如果此时申请失败率合乎预设值，则齐全关上限流开关；如果申请失败率依然很高，那么持续回绝该服务的所有申请。这就是所谓的“限流”。而 Hystrix 向那些被回绝的申请间接返回一个预设后果，被称为“降级”。

pom.xml 依赖

<!--Hystrix 断路器 -->
<dependency>
     <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
     <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrix</artifactId>
</dependency>

application.properties 配置文件

# 指定运行端口
server.port=8200
#服务名称
spring.application.name=order
#获取注册实例列表
eureka.client.fetch-registry=true
#注册到 Eureka 的注册核心
eureka.client.register-with-eureka=true
#配置注册核心地址
#eureka.client.zhang.service-url.defaultZone=http://localhost:8001/eureka/
eureka.client.service-url.defaultZone=http://localhost:8000/eureka/
 
#feign 客户端建设连贯超时工夫
feign.client.config.default.connect-timeout=10000
#feign 客户端建设连贯后读取资源超时工夫
feign.client.config.default.read-timeout=10000
 
#开启 Hystrix 断路器
feign.hystrix.enabled=true
#配置 Hystrix 超时工夫   超时敞开
#hystrix.command.default.execution.timeout.enabled=false
#超时工夫（默认 1000ms）在调用方配置，被该调用方的所有办法的超时工夫都是该值，优先级低于下边的指定配置
hystrix.command.default.execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds=3000
#在调用方配置，被该调用方的指定办法（HystrixCommandKey 办法名）的超时工夫是该值
hystrix.command.HystrixCommandKey.execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds=4000
#线程池外围线程数 默认为 10
hystrix.threadpool.default.coreSize=10
#最大排队长度。默认 -1  如果要从 - 1 换成其余值则需重启，即该值不能动静调整，若要动静调整，须要应用到下边这个配置
hystrix.threadpool.default.maxQueueSize=100
#排队线程数量阈值，默认为 5，达到时回绝，如果配置了该选项，队列的大小是该队列
hystrix.threadpool.default.queueSizeRejectionThreshold=5
# 简言之，10s 内申请失败数量达到 20 个，断路器开。当在配置工夫窗口内达到此数量的失败后，进行短路。默认 20 个
hystrix.command.default.circuitBreaker.requestVolumeThreshold=20
#短路多久当前开始尝试是否复原，默认 5s
hystrix.command.default.circuitBreaker.sleepWindowInMilliseconds=5
#出错百分比阈值，当达到此阈值后，开始短路。默认 50%
hystrix.command.default.circuitBreaker.errorThresholdPercentage=50%
#调用线程容许申请 HystrixCommand.GetFallback()的最大数量，默认 10。超出时将会有异样抛出，留神：该项配置对于 THREAD 隔离模式也起作用
hystrix.command.default.fallback.isolation.semaphore.maxConcurrentRequests=50000

定义 Feign 调用接口, 和新建对立 fallback 解决类并实现 Feign 调用接口

@FeignClient(value = "member",fallback = MemberServiceFallback.class)
public interface MemberServiceFeign extends IMemberService {
    
    // 此处为不便调用 member 服务的接口, 采纳间接继承 member 服务接口  不易写错且缩小代码量
    //@FeignClient(value = "member",fallback = MemberServiceFallback.class)
    //value 值为被调用服务名   fallback 值为 对立定义的 fallback 类
 
}


@Component
public class MemberServiceFallback implements MemberServiceFeign {
 
    @Override
    public UserEntity getMember(String name) {return null;}
 
    // 服务降级敌对提醒
    @Override
    public ResultVO getUserinfo() {return new ResultVO(StatusCode.RESULT_SUCCESS,"服务器忙! 请稍后重试!!!");
    }
}

启动类

@SpringBootApplication
@EnableEurekaClient  // 开启 eureka 客户端
@EnableFeignClients // 开启 feign 调用
@EnableHystrix  // 开启 hystrix
public class AppOrder {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(AppOrder.class, args);
    }
}

Feign 调用服务降级测试接口(被调用 member 服务接口实现, 睡眠 5 秒, 配置超时 3 秒, 故会超时)

@RestController
public class OrderServcieImpl implements IOrderService {
 
    @Autowired
    private MemberServiceFeign memberServiceFeign;
 
    //hystrix 第二种写法, 应用类形式
    @RequestMapping("/orderToMemberUserInfoHystrixDemo02")
    public ResultVO orderToMemberUserInfoHystrixDemo02() {System.out.println("orderToMemberUserInfoHystrixDemo02: 线程池名称:"+Thread.currentThread().getName());
        return memberServiceFeign.getUserinfo();}
}

@Override
@RequestMapping("/getUserinfo")
public ResultVO getUserinfo() {
    try {Thread.sleep(5000);
    }catch (Exception e){e.printStackTrace();
    }
    return new ResultVO(StatusCode.RESULT_SUCCESS,"订单服务接口调用会员服务接口胜利...."+serverPort);
    }
}

启动 eureka member order 等服务, 测试

{"resultCode":"00000000","resultMsg":"SUCCESS","data":"服务器忙碌! 请稍后重试!!!"}

1.pom.xml 文件 application.properties 配置文件启动类同办法一 Feign 调用服务接口不要 fallback

2. 测试代码

   // 解决服务雪崩效应  hystrix 有两种形式配置爱护服务 通过注解和接口模式
    //fallbackMethod 办法的作用: 服务降级执行
    //@HystrixCommand 默认开启了线程池隔离形式 , 服务降级, 服务熔断
    @HystrixCommand(fallbackMethod = "orderToMemberUserInfoHystrixFallbackMethod")
    @RequestMapping("/orderToMemberUserInfoHystrix")
    public ResultVO orderToMemberUserInfoHystrix() {System.out.println("orderToMemberUserInfoHystrix: 线程池名称:"+Thread.currentThread().getName());
        return memberServiceFeign.getUserinfo();}
    
    // 服务降级解决办法
    public ResultVO orderToMemberUserInfoHystrixFallbackMethod(){return new ResultVO(StatusCode.RESULT_SUCCESS,"返回敌对提醒: 服务降级 !!! 服务器忙, 请稍后重试!!!!");
    }

3. 启动服务, 调用接口测试

{"resultCode":"00000000","resultMsg":"SUCCESS","data":"服务器忙碌! 请稍后重试!!!"}

咱们个别都会给缓存设定一个生效工夫，过了生效工夫后，该数据库会被缓存间接删除，从而肯定水平上保证数据的实时性。

然而，对于一些申请量极高的热点数据而言，一旦过了无效工夫，此刻将会有 大量申请落在数据库上，从而可能会导致数据库解体。

如果某一个热点数据生效，那么当再次有该数据的查问申请时就会返回数据库查问。然而，从申请发往数据库，到该数据更新到缓存中的这段时间中，因为缓存中依然没有该数据，因而这段时间内达到的查问申请都会落到数据库上，这将会对数据库造成微小的压力。此外，当这些申请查问实现后，都会反复更新缓存。

3.2.1 互斥锁

此办法只容许 一个线程重建缓存 ，其余线程期待重建缓存的线程执行完， 从新从缓存获取数据即可.

当第一个数据库查问申请发动后，就将缓存中该数据上锁；此时达到缓存的其余查问申请将无奈查问该字段，从而被阻塞期待；当第一个申请实现数据库查问，并将数据更新值缓存后，开释锁；此时其余被阻塞的查问申请将能够间接从缓存中查到该数据。

当某一个热点数据生效后，只有第一个数据库查问申请发往数据库，其余所有的查问申请均被阻塞，从而爱护了数据库。然而，因为采纳了互斥锁，其余申请将会阻塞期待，此时零碎的吞吐量将会降落。这须要结合实际的业务思考是否容许这么做。

互斥锁能够防止某一个热点数据生效导致数据库解体的问题，而在理论业务中，往往会存在 一批热点数据同时生效的场景。那么，对于这种场景该如何避免数据库过载呢？

设置不同的生效工夫

当咱们向缓存中存储这些数据的时候，能够将他们的 缓存生效工夫错开。这样可能防止同时生效。如：在一个根底工夫上加 / 减一个随机数，从而将这些缓存的生效工夫错开

3.3.2 永远不过期

“永远不过期”蕴含两层意思：
从缓存层面来看，的确没有设置过期工夫，所以不会呈现热点 key 过期后产生的问题，也就是“物理”不过期。
从性能层面来看，为每个 value 设置 一个逻辑过期工夫 ，当发现超过逻辑过期工夫后，会应用 独自的线程去构建缓存。

从实战看，此办法无效杜绝了热点 key 产生的问题，但惟一有余的就是重构缓存期间，会呈现 数据不统一的状况，这取决于利用方是否容忍这种不统一。

3.3.3 两种计划的比拟

互斥锁 (mutex key)：这种计划思路比较简单，然而存在肯定的隐患，如果构建缓存过程呈现问题或者工夫较长，可能会存在 死锁和线程池阻塞的危险，然而这种办法可能较好的升高后端存储负载并在一致性上做的比拟好。

”永远不过期“：这种计划因为没有设置真正的过期工夫，实际上曾经不存在热点 key 产生的一系列危害，然而会存在数据不统一的状况，同时代码复杂度会增大。

当初是星期一 早晨九点半 祝好梦~

创作不易, 如果本篇文章能帮忙到你, 请给予反对, 赠人玫瑰, 手有余香，虫虫蟹蟹观众姥爷了

关于redis:Redis-缓存穿透-缓存雪崩-缓存击穿

1.1 什么是缓存穿透？

1.2 缓存穿透的危害

1.3 为什么会产生缓存穿透？

1.4 缓存穿透的解决方案

1.4.1 缓存空数据

1.4.2 BloomFilter

1.4.3 两种计划的比拟

2. 缓存雪崩

2.1 什么是缓存雪崩？

2.2 如何防止缓存雪崩？

2.2.1 应用 Hystrix

2.2.2 罕用和举荐应用的形式: 定义对立 fallback 接口

2.@HystrixCommand 注解形式

3. 缓存击穿（热点数据集中生效）

3.1 什么是热点数据集中生效？

3.2 解决方案

3.2.1 互斥锁

设置不同的生效工夫

3.3.2 永远不过期

3.3.3 两种计划的比拟