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Redis緩存穿透：原因分析及解決方案
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在大型Web應(yīng)用中，緩存一直處于承擔(dān)高并發(fā)和高速讀寫操作的重要角色。尤其是在數(shù)據(jù)量大且頻繁訪問的應(yīng)用中，引入緩存可以有效緩解如數(shù)據(jù)庫的訪問壓力，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性。
然而，在緩存的使用過程中，一些常見問題也常常會(huì)襲擊我們。其中一個(gè)比較常見的問題就是緩存穿透。本文將介紹redis緩存穿透的原因分析及解決方案。
什么是Redis緩存穿透？
Redis緩存穿透是指惡意用戶在攻擊網(wǎng)站時(shí)，大量請(qǐng)求緩存中不存在的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致所有請(qǐng)求都落在后端數(shù)據(jù)庫上，從而嚴(yán)重?fù)p害系統(tǒng)性能的現(xiàn)象。它通常發(fā)生在緩存中未緩存過的數(shù)據(jù)上，這樣的查詢對(duì)緩存使用率產(chǎn)生幾乎沒有貢獻(xiàn)且額外增加了后端的負(fù)擔(dān)。
Redis緩存穿透的原因分析
Redis緩存穿透的原因通常有以下幾種：
1.查詢不存在的數(shù)據(jù)
攻擊者利用應(yīng)用程序缺陷或敏感的用戶輸入數(shù)據(jù)，發(fā)起大量請(qǐng)求不存在的數(shù)據(jù)，從而逼使系統(tǒng)不斷從數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)據(jù)。由于攻擊數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中不存在，因此所有的讀取都經(jīng)過了數(shù)據(jù)庫，導(dǎo)致大量請(qǐng)求落在了后端數(shù)據(jù)庫上，造成了性能的極大損失。
2.緩存鍵不存在或過期
當(dāng)一個(gè)緩存鍵被大量請(qǐng)求而且在緩存中不存在或已過期時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)不斷地從數(shù)據(jù)庫中讀取缺失數(shù)據(jù)。在這種情況下，緩存對(duì)于防止穿透的作用已降至最低。
解決方案
為防止Redis緩存穿透，可以采取以下幾個(gè)方案：
1.布隆過濾器
布隆過濾器是一個(gè)占用空間少且速度快的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。開發(fā)者可以使用布隆過濾器創(chuàng)建一個(gè)的緩存數(shù)據(jù)白名單列表。當(dāng)有請(qǐng)求訪問緩存時(shí)，首先判斷鍵值是否存在于白名單中。如果存在，則可以放心地從緩存讀取數(shù)據(jù)。反之，如果不存在于白名單中，則直接返回空值，避免對(duì)后端數(shù)據(jù)源的查詢壓力。
2.緩存空對(duì)象
攻擊者最常做的事情是多次查詢不存在的數(shù)據(jù)。此時(shí)，開發(fā)者可以設(shè)置一個(gè)空對(duì)象標(biāo)記，即緩存這個(gè)鍵對(duì)應(yīng)的值為null或者空字符串。雖然在這種情況下，攻擊者請(qǐng)求的數(shù)據(jù)仍然不會(huì)被緩存到Redis中，但是它可以避免向后端數(shù)據(jù)庫不斷發(fā)送未命中緩存的查詢，從而保持應(yīng)用程序的高性能。
3.緩存預(yù)熱
在應(yīng)用啟動(dòng)時(shí)，可以預(yù)先將所有可能被大量請(qǐng)求的緩存數(shù)據(jù)加載到Redis中。通過預(yù)熱緩存，可以避免在惡意數(shù)據(jù)遇到時(shí)出現(xiàn)緩存穿透的情況。
4.降低數(shù)據(jù)庫查詢壓力
當(dāng)Redis緩存無法命中時(shí)，應(yīng)用程序通常會(huì)從數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)據(jù)。但是，如果數(shù)據(jù)庫本身已經(jīng)存在大量的讀取請(qǐng)求，那么Redis會(huì)風(fēng)險(xiǎn)將更多的請(qǐng)求發(fā)送給它，進(jìn)一步加重?cái)?shù)據(jù)庫的查詢壓力。為避免這種情況，可以采用分庫分表、增大數(shù)據(jù)庫查詢緩存等手段來降低數(shù)據(jù)庫壓力，從而確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
總結(jié)
Redis緩存穿透是一個(gè)常見且嚴(yán)重的問題。在實(shí)際開發(fā)中，需要進(jìn)行合理配置和優(yōu)化，保證Redis的性能和可靠性能。采取以上解決方案，開發(fā)者可以避免緩存穿透引起的應(yīng)用系統(tǒng)性能問題，提高應(yīng)用程序的性能和穩(wěn)定性。
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網(wǎng)站名稱：及解決方案Redis緩存穿透原因分析及解決方案（redis緩存穿透的原因）
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