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解析Redis緩存穿透：它究竟是什么？
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緩存穿透是指緩存中不存在而用戶請求的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)庫中也不存在，導致每次請求都要到數(shù)據(jù)庫進行查詢，從而影響服務性能的情況。在Redis等緩存工具中，由于緩存的鍵值對有限，如果緩存中沒有所需數(shù)據(jù)，會直接查詢數(shù)據(jù)庫，可能會導致數(shù)據(jù)庫因無用的查詢而崩潰。本文將詳細解析Redis緩存穿透，從原因、示例和解決方法三個方面進行分析。
1. 緩存穿透的原因
造成緩存穿透的原因主要有以下兩個。
（1）惡意攻擊：黑客惡意請求并發(fā)起攻擊，隨機查詢數(shù)據(jù)庫中不存在的假數(shù)據(jù)。
（2）數(shù)據(jù)不存在：緩存中沒有該數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)庫中也不存在。
無論哪個原因造成了緩存穿透，都會影響服務性能，嚴重時還會導致服務器崩潰。
2. 緩存穿透的示例
為了深入理解緩存穿透，我們來看下一個簡單的示例。
假設我們有一個請求 /user/:id，其中id的取值范圍是1到100000，即用戶共有10萬個。我們使用Redis緩存存儲用戶信息，鍵為user:id，值為用戶信息json。代碼如下：
let redis = require('redis');
let client = redis.createClient(6379, '127.0.0.1');
function getUser(id, callback) {
let key = 'user:' + id;
client.get(key, function(err, data) {
if (data !== null) {
callback(JSON.parse(data));
} else {
// 緩存中沒有該數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)庫中獲取
getUserFromDB(id, function(user) {
// 用戶存在，則將用戶信息加入緩存
if (user) {
client.set(key, JSON.stringify(user));
callback(user);
// 用戶不存在，則在緩存中放入一個空值，防止緩存穿透
} else {
client.set(key, '', 'EX', 100);
callback(null);
}
});
}
});
}
function getUserFromDB(id, callback) {
// 從數(shù)據(jù)庫中獲取用戶信息
//TODO
}
可以看到，如果緩存中不存在該用戶信息，以上代碼會從數(shù)據(jù)庫中查詢用戶信息，并將這個信息寫入到Redis緩存中，然后返回給用戶。如果用戶不存在，將在Redis緩存中加入一個過期時間為100秒的空數(shù)據(jù)，以防止緩存穿透。
但假如黑客發(fā)起攻擊，請求一堆隨機的ID，如/user/111111、/user/222222……/user/333333。一旦Redis沒有緩存，就會去查詢數(shù)據(jù)庫。因為數(shù)據(jù)庫中也沒有這些假ID的數(shù)據(jù)，無論是加入了空數(shù)據(jù)還是直接查詢數(shù)據(jù)庫，Redis和數(shù)據(jù)庫都會遭受攻擊，導致服務崩潰。
3. 解決Redis緩存穿透的方法
針對以上問題，有以下幾種方法可以解決Redis緩存穿透。
（1）緩存空對象：針對空對象攻擊的情況，可以在緩存中存儲空數(shù)據(jù)，例如上面代碼中的client.set(key, ”, ‘EX’, 100)。
（2）布隆過濾器：布隆過濾器是一種判斷某個數(shù)據(jù)是否存在于某個集合中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以用來判斷黑名單中是否存在某個ID。如果存在，直接將請求拒絕；如果不存在，再去查詢數(shù)據(jù)庫并將結(jié)果加入到緩存中。
（3）限流措施：對于頻繁請求的IP可以設置限流措施，例如限制IP每秒最多請求幾次，再高的請求一律攔截。
結(jié)語
Redis是一款高效穩(wěn)定的緩存工具，但緩存穿透問題也常常困擾著我們。需要注意的是，惡意攻擊是緩存穿透的主要原因，所以應該加強黑名單管理，避免遭到攻擊。此外，布隆過濾器和限流措施等方法也是常用的解決方案。在使用Redis緩存時，務必要注意參數(shù)配置和安全性問題，才能讓Redis發(fā)揮最大的性能和穩(wěn)定性。
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文章出自：http://m.fisionsoft.com.cn/article/djcesie.html
