【后端面经】【缓存】35|缓存问题:怎么解决缓存穿透、击穿和雪崩问题?---解决缓存穿透

简介: 【5月更文挑战第14天】解决缓存穿透问题有两种策略。一是回写特殊值,当数据不存在时,在缓存中存储特殊值以标记,避免下次重复查询数据库。但此方法可能被恶意请求利用,浪费内存。二是使用布隆过滤器,预先判断数据是否存在,减少无效数据库查询。布隆过滤器虽有假阳性可能,但概率低,可接受。此外,可先查缓存再查布隆过滤器,优化正常请求的效率。两种方式各有优劣,实际应用需根据场景选择。

解决缓存穿透

缓存穿透是因为数据本身不存在而引起的,所以我们就要想办法在确认数据不存在之后,避免下一次查询再次落到数据库上。这里有两种解决思路。

回写特殊值

第一种思路是在缓存未命中,而且数据库也没有的情况下,往缓存里写入一个特殊的值。这个值就是标记数据不存在。那么下一次查询请求过来的时候,看到这个特殊值,就知道没有必要再去数据库查询了。
2024-05-15-21-43-26-image.png

你可以直接介绍这个方案

第一种思路是回写特殊值,也就是在第一次查询发现数据里都没有数据的时候,直接写入一个特殊值。那么下一次查询过来的时候,看到缓存里的特殊值,就知道没有数据,这时候直接返回就可以了。在这种设计下,数据库只需要支撑住第一次请求就可以。

但是这个方案也是有缺点的。

如果攻击者每次都用不同且不存在的key来请求数据,那么这种措施毫无效果。并且,因为要回写特殊值,那么这些不存在的key都会有特殊值,浪费了Redis的内存。这可能会进一步引起另外一个问题,就是Redis在内存不足,执行淘汰的时候,把其他有用的数据淘汰掉。

这个时候可以引出下一个点了,考虑使用布隆过滤器。

布隆过滤器

既然缓存穿透是因为数据不存在,那么提前用布隆过滤器判断一下不就可以了吗。

正常请求一个key的流程如下:
2024-05-15-21-49-38-image.png

如果请求一个 key 不存在,那么布隆过滤器会直接说数据不存在,那么就没必要继续往下查询了。
2024-05-15-21-49-48-image.png

首先简单介绍这个流程

使用布隆过滤器的流程是业务代码收到请求之后,要先问一下布隆过滤器有没有这个key。如果说没有,就不用继续往后执行了。如果布隆过滤器说有,那么就继续往后执行,去查询缓存和数据库,并且查询到了数据的时候,回写到缓存里面。

然后你要记得介绍假阳性的问题。

但是布隆过滤器本身存在假阳性的问题,所以当攻击者请求一个不存在的key的时候,布隆过滤器可能会返回数据存在的假阳性响应。在这种情况下,业务代码依旧会去查询缓存和数据库。不过因为假阳性的概率很低,如果说概率是万分之一,就算攻击的并发有百万,也只有100个查询请求会落到数据库上。

这个时候可以补充一个变种

也可以考虑先查询缓存,当缓存中没有数据的时候,再去查询布隆过滤器。如果布隆过滤器说有数据,再去查询数据库。
2024-05-15-21-59-29-image.png

然后你对比两者。

这两种模式没有太大的差别。先查询布隆过滤器,保护效果会更好,也就是提前挡住了非法请求。而先查询缓存,对正常请求更加友好,因为正常请求大概率命中缓存,直接返回数据,也就不用查询布隆过滤器了。

不过如果布隆过滤器也是在 Redis 的基础上实现的,两者就基本上没什么区别了。

目录
相关文章
|
28天前
|
存储 缓存 监控
缓存击穿、缓存穿透、缓存雪崩 3大问题,如何彻底解决?
【10月更文挑战第8天】在分布式系统中,缓存的使用极大地提高了系统的性能和响应速度。然而,缓存击穿、缓存穿透和缓存雪崩是三个常见的缓存相关问题,它们可能导致系统性能下降,甚至引发系统崩溃。本文将深入探讨这三个问题的成因、影响以及彻底的解决方案。
62 1
|
1月前
|
缓存 NoSQL 关系型数据库
redis和缓存及相关问题和解决办法 什么是缓存预热、缓存穿透、缓存雪崩、缓存击穿
本文深入探讨了Redis缓存的相关知识,包括缓存的概念、使用场景、可能出现的问题(缓存预热、缓存穿透、缓存雪崩、缓存击穿)及其解决方案。
162 0
redis和缓存及相关问题和解决办法 什么是缓存预热、缓存穿透、缓存雪崩、缓存击穿
|
13天前
|
存储 缓存 监控
利用 Redis 缓存特性避免缓存穿透的策略与方法
【10月更文挑战第23天】通过以上对利用 Redis 缓存特性避免缓存穿透的详细阐述,我们对这一策略有了更深入的理解。在实际应用中,我们需要根据具体情况灵活运用这些方法,并结合其他技术手段,共同保障系统的稳定和高效运行。同时,要不断关注 Redis 缓存特性的发展和变化,及时调整策略,以应对不断出现的新挑战。
46 10
|
13天前
|
缓存 监控 NoSQL
Redis 缓存穿透的检测方法与分析
【10月更文挑战第23天】通过以上对 Redis 缓存穿透检测方法的深入探讨,我们对如何及时发现和处理这一问题有了更全面的认识。在实际应用中,我们需要综合运用多种检测手段,并结合业务场景和实际情况进行分析,以确保能够准确、及时地检测到缓存穿透现象,并采取有效的措施加以解决。同时,要不断优化和改进检测方法,提高检测的准确性和效率,为系统的稳定运行提供有力保障。
45 5
|
13天前
|
缓存 监控 NoSQL
Redis 缓存穿透及其应对策略
【10月更文挑战第23天】通过以上对 Redis 缓存穿透的详细阐述,我们对这一问题有了更深入的理解。在实际应用中,我们需要根据具体情况综合运用多种方法来解决缓存穿透问题,以保障系统的稳定运行和高效性能。同时,要不断关注技术的发展和变化,及时调整策略,以应对不断出现的新挑战。
35 4
|
1月前
|
存储 缓存 NoSQL
大数据-38 Redis 高并发下的分布式缓存 Redis简介 缓存场景 读写模式 旁路模式 穿透模式 缓存模式 基本概念等
大数据-38 Redis 高并发下的分布式缓存 Redis简介 缓存场景 读写模式 旁路模式 穿透模式 缓存模式 基本概念等
54 4
|
1月前
|
消息中间件 缓存 NoSQL
大数据-49 Redis 缓存问题中 穿透、雪崩、击穿、数据不一致、HotKey、BigKey
大数据-49 Redis 缓存问题中 穿透、雪崩、击穿、数据不一致、HotKey、BigKey
50 2
|
1月前
|
缓存 NoSQL 关系型数据库
缓存穿透以及解决方案
缓存穿透以及解决方案
33 0
|
1月前
|
存储 缓存 NoSQL
数据的存储--Redis缓存存储(一)
数据的存储--Redis缓存存储(一)
|
1月前
|
存储 缓存 NoSQL
数据的存储--Redis缓存存储(二)
数据的存储--Redis缓存存储(二)
数据的存储--Redis缓存存储(二)