及解决方案Redis缓存穿透原因分析及解决方案（redis缓存穿透的原因）

Redis缓存穿透：原因分析及解决方案

在大型Web应用中，缓存一直处于承担高并发和高速读写操作的重要角色。尤其是在数据量大且频繁访问的应用中，引入缓存可以有效缓解如数据库的访问压力，提高系统的响应速度和稳定性。

然而，在缓存的使用过程中，一些常见问题也常常会袭击我们。其中一个比较常见的问题就是缓存穿透。本文将介绍Redis缓存穿透的原因分析及解决方案。

什么是Redis缓存穿透？

Redis缓存穿透是指恶意用户在攻击网站时，大量请求缓存中不存在的数据，导致所有请求都落在后端数据库上，从而严重损害系统性能的现象。它通常发生在缓存中未缓存过的数据上，这样的查询对缓存使用率产生几乎没有贡献且额外增加了后端的负担。

Redis缓存穿透的原因分析

Redis缓存穿透的原因通常有以下几种：

1.查询不存在的数据

攻击者利用应用程序缺陷或敏感的用户输入数据，发起大量请求不存在的数据，从而逼使系统不断从数据库中读取数据。由于攻击数据在数据库中不存在，因此所有的读取都经过了数据库，导致大量请求落在了后端数据库上，造成了性能的极大损失。

2.缓存键不存在或过期

当一个缓存键被大量请求而且在缓存中不存在或已过期时，系统就会不断地从数据库中读取缺失数据。在这种情况下，缓存对于防止穿透的作用已降至最低。

解决方案

为防止Redis缓存穿透，可以采取以下几个方案：

1.布隆过滤器

布隆过滤器是一个占用空间少且速度快的数据结构。开发者可以使用布隆过滤器创建一个的缓存数据白名单列表。当有请求访问缓存时，首先判断键值是否存在于白名单中。如果存在，则可以放心地从缓存读取数据。反之，如果不存在于白名单中，则直接返回空值，避免对后端数据源的查询压力。

2.缓存空对象

攻击者最常做的事情是多次查询不存在的数据。此时，开发者可以设置一个空对象标记，即缓存这个键对应的值为null或者空字符串。虽然在这种情况下，攻击者请求的数据仍然不会被缓存到Redis中，但是它可以避免向后端数据库不断发送未命中缓存的查询，从而保持应用程序的高性能。

3.缓存预热

在应用启动时，可以预先将所有可能被大量请求的缓存数据加载到Redis中。通过预热缓存，可以避免在恶意数据遇到时出现缓存穿透的情况。

4.降低数据库查询压力

当Redis缓存无法命中时，应用程序通常会从数据库中读取数据。但是，如果数据库本身已经存在大量的读取请求，那么Redis会风险将更多的请求发送给它，进一步加重数据库的查询压力。为避免这种情况，可以采用分库分表、增大数据库查询缓存等手段来降低数据库压力，从而确保系统稳定运行。

总结

Redis缓存穿透是一个常见且严重的问题。在实际开发中，需要进行合理配置和优化，保证Redis的性能和可靠性能。采取以上解决方案，开发者可以避免缓存穿透引起的应用系统性能问题，提高应用程序的性能和稳定性。