快取穿透,快取擊穿,快取雪崩

2021-08-19 21:03:54 字數 2181 閱讀 1641

所謂的快取穿透,簡單來講就是查詢某些不存在的key時,快取和資料庫查詢結果都為空,而空的結果又不被快取起來,而導致每次查詢都去請求資料庫層的情況。在流量大時,可能db就掛掉了,要是有人利用不存在的key頻繁攻擊我們的應用,這就是漏洞。

過程:

快取不命中,進而導致每次查詢都去查詢資料庫,快取也就失去了作用,通常表現為伺服器負載迅速上公升,嚴重時可能直接宕機。

常見的兩種方法是快取空資料和使用布隆過濾器,需要根據實際場景進行選擇。

1.快取空資料

當第一次查詢資料庫時,若資料不存在,返回空資料時將其寫入快取,後續查詢就不必再去查詢資料庫了。

2.布隆過濾器攔截

訪問快取之前,先從布隆過濾器中驗證資料是否存在。將所有可能存在的資料雜湊到乙個足夠大的bitmap中,乙個一定不存在的資料會被 這個bitmap攔截掉,從而避免了對底層儲存系統的查詢壓力。

存在問題:維護複雜,建議只在海量資料的情況下使用。

快取雪崩

快取雪崩是指在我們設定快取時採用了相同的過期時間,導致快取在某一時刻同時失效,請求全部**到db,db瞬時壓力過重雪崩。

解決方案

快取失效時的雪崩效應對底層系統的衝擊非常可怕。大多數系統設計者考慮用加鎖或者佇列的方式保證快取的單線 程(程序)寫,從而避免失效時大量的併發請求落到底層儲存系統上。這裡分享乙個簡單方案就是將快取失效時間分散開,比如我們可以在原有的失效時間基礎上增加乙個隨機值,比如1-5分鐘隨機,這樣每乙個快取的過期時間的重複率就會降低,就很難引發集體失效的事件。

1.在快取失效後,通過加鎖或者佇列來控制讀資料庫寫快取的執行緒數量。比如對某個key只允許乙個執行緒查詢資料和寫快取,其他執行緒等待。

2.可以通過快取reload機制,預先去更新快取,再即將發生大併發訪問前手動觸發載入快取

3.不同的key,設定不同的過期時間,讓快取失效的時間點盡量均勻

4.做二級快取,或者雙快取策略。a1為原始快取,a2為拷貝快取,a1失效時,可以訪問a2,a1快取失效時間設定為短期,a2設定為長期。

快取擊穿

對於一些設定了過期時間的key,如果這些key可能會在某些時間點被超高併發地訪問,是一種非常「熱點」的資料。這個時候,需要考慮乙個問題:快取被「擊穿」的問題,這個和快取雪崩的區別在於這裡針對某一key快取,前者則是很多key。

快取在某個時間點過期的時候,恰好在這個時間點對這個key有大量的併發請求過來,這些請求發現快取過期一般都會從後端db載入資料並回設到快取,這個時候大併發的請求可能會瞬間把後端db壓垮。

解決方案

1.使用互斥鎖(mutex key)

業界比較常用的做法,是使用mutex。簡單地來說,就是在快取失效的時候(判斷拿出來的值為空),不是立即去load db,而是先使用快取工具的某些帶成功操作返回值的操作(比如redis的setnx或者memcache的add)去set乙個mutex key,當操作返回成功時,再進行load db的操作並回設快取;否則,就重試整個get快取的方法。

2. "提前"使用互斥鎖(mutex key):

在value內部設定1個超時值(timeout1), timeout1比實際的memcache timeout(timeout2)小。當從cache讀取到timeout1發現它已經過期時候,馬上延長timeout1並重新設定到cache。然後再從資料庫載入資料並設定到cache中

3. "永遠不過期":  

這裡的「永遠不過期」包含兩層意思:

(1) 從redis上看,確實沒有設定過期時間,這就保證了,不會出現熱點key過期問題,也就是「物理」不過期。

(2) 從功能上看,如果不過期,那不就成靜態的了嗎?所以我們把過期時間存在key對應的value裡,如果發現要過期了,通過乙個後台的非同步執行緒進行快取的構建,也就是「邏輯」過期

從實戰看,這種方法對於效能非常友好,唯一不足的就是構建快取時候,其餘執行緒(非構建快取的執行緒)可能訪問的是老資料,但是對於一般的網際網路功能來說這個還是可以忍受。

快取穿透 快取擊穿 快取雪崩

一 快取處理流程 前台請求,後台先從快取中取資料,取到直接返回結果,取不到時從資料庫中取,資料庫取到更新快取,並返回結果,資料庫也沒取到,那直接返回空結果。二 快取穿透 描述 快取穿透是指快取和資料庫中都沒有的資料,而使用者不斷發起請求,如發起為id為 1 的資料或id為特別大不存在的資料。這時的使...

快取穿透快取擊穿快取雪崩

1 快取穿透 1.1 什麼是快取穿透 快取穿透,是指查詢乙個資料庫一定不存在的資料 核心 快取和資料庫該值不存在 正常的使用快取流程大致是,資料查詢先進行快取查詢,如果key不存在或者key已經過期,再對資料庫進行查詢,並把查詢到的物件,放進快取。如果資料庫查詢物件為空,則不放進快取。1.2 帶來的...

快取穿透 快取擊穿 快取雪崩

快取穿透 在高併發下,查詢乙個不存在的值時,快取不會被命中,導致大量請求直接落到資料庫上,如活動系統裡面查詢乙個不存在的活動。快取擊穿 在高併發下,對乙個特定的值進行查詢,但是這個時候快取正好過期了,快取沒有命中,導致大量請求直接落到資料庫上,如活動系統裡面查詢活動資訊,但是在活動進行過程中活動快取...