?前言

雖然緩存被認(rèn)為是軟件系統(tǒng)的性能助推器，但如果處理不當(dāng)，它也容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。 在本文中，我將介紹 3 個(gè)有時(shí)可能會(huì)造成災(zāi)難性后果的常見(jiàn)緩存問(wèn)題，希望大家在架構(gòu)上引入緩存時(shí)，需要考慮到。

緩存擊穿

緩存故障 當(dāng)緩存鍵過(guò)期時(shí)會(huì)發(fā)生緩存故障，并且多個(gè)請(qǐng)求同時(shí)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)以查找相同的鍵。 讓我們來(lái)看看它是如何工作的:

• 熱緩存鍵過(guò)期。
• 多個(gè)并發(fā)請(qǐng)求進(jìn)來(lái)搜索同一個(gè)鍵。
• 服務(wù)器向數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)起多個(gè)并發(fā)請(qǐng)求以查找相同的鍵。

緩存擊穿會(huì)顯著增加數(shù)據(jù)庫(kù)的負(fù)載，尤其是當(dāng)許多熱鍵同時(shí)過(guò)期時(shí)。 下面是解決這個(gè)問(wèn)題的2種解決方案：

• 獲取搜索到的key的分布式鎖，當(dāng)一個(gè)線程試圖更新緩存時(shí)，其他線程需要等待。
• 利用Refresh-ahead 策略異步刷新熱數(shù)據(jù)，使熱鍵永不過(guò)期。

緩存穿透

緩存穿透 當(dāng)搜索到的key?既不在緩存中, 也不在數(shù)據(jù)庫(kù)中時(shí)，就會(huì)發(fā)生**緩存穿透，**連數(shù)據(jù)庫(kù)都穿透過(guò)去了。 讓我們來(lái)看看它是如何工作的，當(dāng)key既不在緩存中也不在數(shù)據(jù)庫(kù)中時(shí)，就會(huì)發(fā)生這種情況。

• 當(dāng)用戶查詢key時(shí)，應(yīng)用程序由于緩存未命中而去查詢數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)。
• 由于數(shù)據(jù)庫(kù)不包含該key并返回空結(jié)果，因此該key也不會(huì)被緩存。
• 因此，每個(gè)查詢最終都會(huì)導(dǎo)致緩存未命中，而命中數(shù)據(jù)庫(kù)，直接進(jìn)行查庫(kù)。

雖然乍一看這似乎微不足道，但攻擊者可以通過(guò)使用此類密鑰啟動(dòng)大量搜索來(lái)嘗試破壞你的數(shù)據(jù)庫(kù)。 為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們可以：

• 緩存過(guò)期時(shí)間較短的空結(jié)果。
• 使用布隆過(guò)濾器。在查詢數(shù)據(jù)庫(kù)之前，應(yīng)用程序在布隆過(guò)濾器中查找key，如果key不存在則立即返回。

緩存雪崩

當(dāng)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的請(qǐng)求突然激增時(shí)，就會(huì)發(fā)生緩存雪崩。 這發(fā)生在：

• 許多緩存數(shù)據(jù)同時(shí)過(guò)期。
• 緩存服務(wù)宕機(jī)，所有請(qǐng)求都直接訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)。

數(shù)據(jù)庫(kù)流量的突然激增可能會(huì)導(dǎo)致級(jí)聯(lián)效應(yīng)，并可能最終導(dǎo)致您的服務(wù)崩潰。 下面是一些常見(jiàn)的解決方案：

• 調(diào)整緩存鍵的過(guò)期時(shí)間，使它們不會(huì)同時(shí)過(guò)期。
• 使用Refresh-ahead 策略異步刷新熱數(shù)據(jù)，使其永不過(guò)期。
• 使用緩存集群來(lái)避免單點(diǎn)故障。當(dāng)主節(jié)點(diǎn)崩潰時(shí)，其中一個(gè)副本被提升為新的主節(jié)點(diǎn)。

總結(jié)

雖然這些緩存問(wèn)題起初看起來(lái)微不足道，但有時(shí)可能會(huì)對(duì)我們的下游客戶端和依賴項(xiàng)產(chǎn)生級(jí)聯(lián)效應(yīng)。事先了解它們可以讓我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)更強(qiáng)大的系統(tǒng)，也可以簡(jiǎn)化我們的故障排除過(guò)程。