一、緩存雪崩：
1、什么是緩存雪崩：
如果緩在某一個時刻出現大規模的key失效，那么就會導致大量的請求打在了數據庫上面，導致數據庫壓力巨大，如果在高并發的情況下，可能瞬間就會導致數據庫宕機。這時候如果運維馬上又重啟數據庫，馬上又會有新的流量把數據庫打死。這就是緩存雪崩。
2、問題分析：
造成緩存雪崩的關鍵在于同一時間的大規模的key失效，為什么會出現這個問題，主要有兩種可能：第一種是Redis宕機，第二種可能就是采用了相同的過期時間。搞清楚原因之后，那么有什么解決方案呢？
3、解決方案：
（1）事前：
① 均勻過期：設置不同的過期時間，讓緩存失效的時間盡量均勻，避免相同的過期時間導致緩存雪崩，造成大量數據庫的訪問。
② 分級緩存：第一級緩存失效的基礎上，訪問二級緩存，每一級緩存的失效時間都不同。
③ 熱點數據緩存永遠不過期。
永不過期實際包含兩層意思：
- 物理不過期，針對熱點key不設置過期時間
- 邏輯過期，把過期時間存在key對應的value里，如果發現要過期了，通過一個后臺的異步線程進行緩存的構建
④ 保證Redis緩存的高可用，防止Redis宕機導致緩存雪崩的問題。可以使用 主從+ 哨兵，Redis集群來避免 Redis 全盤崩潰的情況。
（2）事中：
① 互斥鎖：在緩存失效后，通過互斥鎖或者隊列來控制讀數據寫緩存的線程數量，比如某個key只允許一個線程查詢數據和寫緩存，其他線程等待。這種方式會阻塞其他的線程，此時系統的吞吐量會下降
② 使用熔斷機制，限流降級。當流量達到一定的閾值，直接返回“系統擁擠”之類的提示，防止過多的請求打在數據庫上將數據庫擊垮，至少能保證一部分用戶是可以正常使用，其他用戶多刷新幾次也能得到結果。
（3）事后：
① 開啟Redis持久化機制，盡快恢復緩存數據，一旦重啟，就能從磁盤上自動加載數據恢復內存中的數據。
二、緩存擊穿：
1、什么是緩存擊穿：
緩存擊穿跟緩存雪崩有點類似，緩存雪崩是大規模的key失效，而緩存擊穿是某個熱點的key失效，大并發集中對其進行請求，就會造成大量請求讀緩存沒讀到數據，從而導致高并發訪問數據庫，引起數據庫壓力劇增。這種現象就叫做緩存擊穿。
2、問題分析：
關鍵在于某個熱點的key失效了，導致大并發集中打在數據庫上。所以要從兩個方面解決，第一是否可以考慮熱點key不設置過期時間，第二是否可以考慮降低打在數據庫上的請求數量。
3、解決方案：
（1）在緩存失效后，通過互斥鎖或者隊列來控制讀數據寫緩存的線程數量，比如某個key只允許一個線程查詢數據和寫緩存，其他線程等待。這種方式會阻塞其他的線程，此時系統的吞吐量會下降
（2）熱點數據緩存永遠不過期。
永不過期實際包含兩層意思：
- 物理不過期，針對熱點key不設置過期時間
- 邏輯過期，把過期時間存在key對應的value里，如果發現要過期了，通過一個后臺的異步線程進行緩存的構建
三、緩存穿透：
1、什么是緩存穿透：
緩存穿透是指用戶請求的數據在緩存中不存在即沒有命中，同時在數據庫中也不存在，導致用戶每次請求該數據都要去數據庫中查詢一遍。如果有惡意攻擊者不斷請求系統中不存在的數據，會導致短時間大量請求落在數據庫上，造成數據庫壓力過大，甚至導致數據庫承受不住而宕機崩潰。
2、問題分析：
緩存穿透的關鍵在于在Redis中查不到key值，它和緩存擊穿的根本區別在于傳進來的key在Redis中是不存在的。假如有黑客傳進大量的不存在的key，那么大量的請求打在數據庫上是很致命的問題，所以在日常開發中要對參數做好校驗，一些非法的參數，不可能存在的key就直接返回錯誤提示。
3、解決方法：
（1）將無效的key存放進Redis中：
當出現Redis查不到數據，數據庫也查不到數據的情況，我們就把這個key保存到Redis中，設置value=”null”，并設置其過期時間極短，后面再出現查詢這個key的請求的時候，直接返回null，就不需要再查詢數據庫了。但這種處理方式是有問題的，假如傳進來的這個不存在的Key值每次都是隨機的，那存進Redis也沒有意義。
（2）使用布隆過濾器：
如果布隆過濾器判定某個 key 不存在布隆過濾器中，那么就一定不存在，如果判定某個 key 存在，那么很大可能是存在(存在一定的誤判率)。于是我們可以在緩存之前再加一個布隆過濾器，將數據庫中的所有key都存儲在布隆過濾器中，在查詢Redis前先去布隆過濾器查詢 key 是否存在，如果不存在就直接返回，不讓其訪問數據庫，從而避免了對底層存儲系統的查詢壓力。
如何選擇：針對一些惡意攻擊，攻擊帶過來的大量key是隨機，那么我們采用第一種方案就會緩存大量不存在key的數據。那么這種方案就不合適了，我們可以先對使用布隆過濾器方案進行過濾掉這些key。所以，針對這種key異常多、請求重復率比較低的數據，優先使用第二種方案直接過濾掉。而對于空數據的key有限的，重復率比較高的，則可優先采用第一種方式進行緩存。
四、緩存預熱：
1、什么是緩存預熱：
緩存預熱是指系統上線后，提前將相關的緩存數據加載到緩存系統。避免在用戶請求的時候，先查詢數據庫，然后再將數據緩存的問題，用戶直接查詢事先被預熱的緩存數據。
如果不進行預熱，那么Redis初始狀態數據為空，系統上線初期，對于高并發的流量，都會訪問到數據庫中， 對數據庫造成流量的壓力。
2、緩存預熱解決方案：
（1）數據量不大的時候，工程啟動的時候進行加載緩存動作；
（2）數據量大的時候，設置一個定時任務腳本，進行緩存的刷新；
（3）數據量太大的時候，優先保證熱點數據進行提前加載到緩存。
五、緩存降級：
緩存降級是指緩存失效或緩存服務器掛掉的情況下，不去訪問數據庫，直接返回默認數據或訪問服務的內存數據。降級一般是有損的操作，所以盡量減少降級對于業務的影響程度。
在項目實戰中通常會將部分熱點數據緩存到服務的內存中，這樣一旦緩存出現異常，可以直接使用服務的內存數據，從而避免數據庫遭受巨大壓力。
