在现代互联网应用中，Redis作为一种流行的高性能缓存系统，被广泛用于提升系统性能。然而，在高并发场景下，Redis的某些特性可能导致“缓存击穿”问题，影响应用的稳定性和在线用户体验。本文将详细探讨Redis击穿的概念及其处理方案。
什么是Redis击穿
在深入了解Redis击穿之前，我们需要明白几个相关概念。缓存击穿是指某个特定的缓存数据在高并发情况下失效，导致所有请求都直接落到后端数据库上，这样会给数据库带来巨大的压力，可能会导致服务不可用。
击穿的特征
击穿通常发生在以下场景中：
某个热点数据的缓存失效，同时大量请求几乎在同一时间到达。
此时，由于缓存未能及时恢复，所有的请求都会落到后端数据库。
Redis击穿的成因
造成Redis缓存击穿的原因主要有以下几点：
热点数据
当某一数据频繁被访问时，可能成为“热点数据”。如果这个数据的缓存过期，便会导致大量请求直接访问数据库。
短时间的缓存失效
当缓存设置的有效期过短，且多次请求同时到达时，短时间内会出现缓存失效的情况，这会进一步加剧对数据库的压力。
处理Redis击穿的常用方案
为了解决Redis击穿问题，以下是一些常用的处理方案：
合并请求
可以通过引入请求合并机制来减少对数据库的压力。具体来说，当多个请求同时到达并发现缓存不存在时，可以只发起一个请求去数据库获取数据，其他请求等待，然后缓存结果。
// 伪代码示例
if (cache is not exist) {
synchronized (lock) {
if (cache is not exist) {
data = fetchFromDatabase();
cacheData(data);
}
}
}
设置空对象缓存
当缓存中不存在某个数据时，如果将返回空对象（如null或空数组）进行缓存可以避免后续请求都访问数据库。此策略要求合理设置空对象的有效期，通常可以设置较短的时间。
// 伪代码示例
if (cache is not exist) {
data = fetchFromDatabase();
if (data is null) {
cacheData(emptyObject);
} else {
cacheData(data);
}
}
合理设置缓存时间
对于热门数据，可以采用随机过期时间策略，避免所有缓存同时失效导致击穿。例如，可以将时间设置为一定范围内的随机值。
// 伪代码示例
randomExpireTime = generateRandomExpireTime();
setCache(data, randomExpireTime);
使用布隆过滤器
布隆过滤器可以用来判断某个数据是否存在，从而减少对后端的请求。如果请求数据在布隆过滤器中不存在，可以直接返回失败，避免不必要的数据库调用。
// 伪代码示例
if (bloomFilter.mightContain(key)) {
data = fetchFromCacheOrDatabase(key);
} else {
return emptyResponse;
}
总结
Redis击穿是高并发场景下非常常见的问题，直接影响到系统的性能和稳定性。通过合理的资源控制、请求合并、短路空对象缓存、以及设置随机过期时间等策略，可以有效缓解和防止Redis击穿的发生。在实际应用中，系统架构师需要综合考虑业务场景，选择最适合的方式解决缓存击穿问题，以确保系统的高可用性和稳定性。