Redis總結（五）緩存雪崩和緩存穿透等問題

　　前面講過一些redis 緩存的使用和數據持久化。感興趣的朋友可以看看之前的文章，http://www.cnblogs.com/zhangweizhong/category/771056.html 。今天總結總結緩存使用過程中遇到的一些常見的問題。比如緩存雪崩，緩存穿透，緩存預熱等等。

緩存雪崩

　　緩存雪崩是由於原有緩存失效(過期)，新緩存未到期間。所有請求都去查詢數據庫，而對數據庫CPU和內存造成巨大壓力，嚴重的會造成數據庫宕機。從而形成一系列連鎖反應，造成整個系統崩潰。

　　1. 碰到這種情況，一般並發量不是特別多的時候，使用最多的解決方案是加鎖排隊。

        public object GetProductListNew()
        {
            const int cacheTime = 30;
            const string cacheKey = "product_list";
            const string lockKey = cacheKey;
            
            var cacheValue = CacheHelper.Get(cacheKey);
            if (cacheValue != null)
            {
                return cacheValue;
            }
            else
            {
                lock (lockKey)
                {
                    cacheValue = CacheHelper.Get(cacheKey);
                    if (cacheValue != null)
                    {
                        return cacheValue;
                    }
                    else
                    {
                        cacheValue = GetProductListFromDB(); //這里一般是 sql查詢數據。              
                        CacheHelper.Add(cacheKey, cacheValue, cacheTime);
                    }                    
                }
                return cacheValue;
            }
        }    
      

 

　　2. 加鎖排隊只是為了減輕數據庫的壓力，並沒有提高系統吞吐量。假設在高並發下，緩存重建期間key是鎖着的，這是過來1000個請求999個都在阻塞的。同樣會導致用戶等待超時，這是個治標不治本的方法。

　　還有一個解決辦法解決方案是：給每一個緩存數據增加相應的緩存標記，記錄緩存的是否失效，如果緩存標記失效，則更新數據緩存。

　　　　 public object GetProductListNew()
        {
            const int cacheTime = 30;
            const string cacheKey = "product_list";
            //緩存標記。
            const string cacheSign = cacheKey + "_sign";
            
            var sign = CacheHelper.Get(cacheSign);
            //獲取緩存值
            var cacheValue = CacheHelper.Get(cacheKey);
            if (sign != null)
            {
                return cacheValue; //未過期，直接返回。
            }
            else
            {
                CacheHelper.Add(cacheSign, "1", cacheTime);
                ThreadPool.QueueUserWorkItem((arg) =>
                {
                    cacheValue = GetProductListFromDB(); //這里一般是 sql查詢數據。
                    CacheHelper.Add(cacheKey, cacheValue, cacheTime*2); //日期設緩存時間的2倍，用於臟讀。                
                });
                
                return cacheValue;
            }
        } 

　　緩存標記：記錄緩存數據是否過期，如果過期會觸發通知另外的線程在后台去更新實際key的緩存。

　　緩存數據：它的過期時間比緩存標記的時間延長1倍，例：標記緩存時間30分鍾，數據緩存設置為60分鍾。 這樣，當緩存標記key過期后，實際緩存還能把舊數據返回給調用端，直到另外的線程在后台更新完成后，才會返回新緩存。

　　這樣做后，就可以一定程度上提高系統吞吐量。

 

緩存穿透

　　緩存穿透是指用戶查詢數據，在數據庫沒有，自然在緩存中也不會有。這樣就導致用戶查詢的時候，在緩存中找不到，每次都要去數據庫再查詢一遍，然后返回空。這樣請求就繞過緩存直接查數據庫，這也是經常提的緩存命中率問題。

　　解決的辦法就是：如果查詢數據庫也為空，直接設置一個默認值存放到緩存，這樣第二次到緩沖中獲取就有值了，而不會繼續訪問數據庫，這種辦法最簡單粗暴。

        public object GetProductListNew()
        {
            const int cacheTime = 30;
            const string cacheKey = "product_list";

            var cacheValue = CacheHelper.Get(cacheKey);
            if (cacheValue != null)
                return cacheValue;
                
            cacheValue = CacheHelper.Get(cacheKey);
            if (cacheValue != null)
            {
                return cacheValue;
            }
            else
            {
                cacheValue = GetProductListFromDB(); //數據庫查詢不到，為空。
                
                if (cacheValue == null)
                {
                    cacheValue = string.Empty; //如果發現為空，設置個默認值，也緩存起來。                
                }
                CacheHelper.Add(cacheKey, cacheValue, cacheTime);
                
                return cacheValue;
            }
        }    

　　把空結果，也給緩存起來，這樣下次同樣的請求就可以直接返回空了，即可以避免當查詢的值為空時引起的緩存穿透。同時也可以單獨設置個緩存區域存儲空值，對要查詢的key進行預先校驗，然后再放行給后面的正常緩存處理邏輯。

 

緩存預熱

　　緩存預熱就是系統上線后，將相關的緩存數據直接加載到緩存系統。這樣避免，用戶請求的時候，再去加載相關的數據。

　　解決思路：

　　　　1，直接寫個緩存刷新頁面，上線時手工操作下。

　　　　2，數據量不大，可以在WEB系統啟動的時候加載。

　　　　3，定時刷新緩存，

 

緩存更新

　　緩存淘汰的策略有兩種：

　　　　(1) 定時去清理過期的緩存。

　　　　(2)當有用戶請求過來時，再判斷這個請求所用到的緩存是否過期，過期的話就去底層系統得到新數據並更新緩存。 

　　兩者各有優劣，第一種的缺點是維護大量緩存的key是比較麻煩的，第二種的缺點就是每次用戶請求過來都要判斷緩存失效，邏輯相對比較復雜，具體用哪種方案，大家可以根據自己的應用場景來權衡。1. 預估失效時間 2. 版本號（必須單調遞增，時間戳是最好的選擇）3. 提供手動清理緩存的接口。

　　我前面有篇文章，是介紹緩存系統的緩存更新的。感興趣的朋友可以看看：http://www.cnblogs.com/zhangweizhong/p/5884761.html

 

總結

　　這些都是實際項目中，可能碰到的一些問題。實際上還有很多很多各種各樣的問題。緩存層框架的封裝往往要復雜的多。應用場景不同，方法和解決方案也不同。具體要根據實際情況來取舍。