Redis：key过期策略、缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩
key的过期策略
Redis 使用 惰性删除 + 定期删除
redis 数据库由dict和expires两个字典组成
- dict 负责存储所有的键值对
- expires 负责存储键的过期时间
Redis中可以对键设置过期时间，key过期后，Redis是如何处理的？
- redis提供了三种方式：立即删除、惰性删除、定时删除
1.立即删除
给key设置过期时间时，创建回调函数，当key有效期结束后立即执行回调函数，删除键释放内存。
缺点：删除操作会占用cpu时间，影响redis性能。
2.惰性删除
一个key过期后，不会立刻删除，等到下一次使用这个key时，检测到过期，此时才删除它。
缺点：若键过期了，一直没有被再次使用，会浪费内存（dict和expires字典中都要保存key-value的信息）。
3.定时删除
每隔一段时间，对存储键过期时间的expires字典进行检查，随机选取一些key检查过期就删除。
缓存的处理流程
- 前端发送请求，请求先到达redis，在redis缓存中查询是否有该数据，有就返回，没有就去数据库中查询。
- 在数据库中查询，数据库中有数据，同步到redis缓存，同时返回给前端。没有数据返回空。
缓存穿透
穿透的原因
请求的数据在redis缓存中不存在，数据库中也没有该数据，请求每次直接穿透打在数据库中。
例：查询数据库中id为-1的数据，每次都会穿透redis访问数据库，大量恶意请求可能导致数据库挂掉。
总结：缓存和数据库中都没有该数据。
如何解决穿透？
- 将空对象返回给前端，并将空对象同步到缓存中。（给空对象设置较短的过期时间）
- 检验参数的合法性，不合法直接return
- 使用布隆过滤器
缓存击穿
击穿的原因
大量请求访问热点key，若key到期失效了，此时大量的请求直接到达数据库，可能导致数据库挂掉。
如何解决击穿？
- 设置key永久有效
- 这种情况是多个线程同时到达数据库查询该数据。可以给第一个请求的线程上锁。
- 在第一个请求的线程上加互斥锁，其他线程等着
- 持有锁的第一个线程查询到了数据，将数据同步到redis缓存
- 后面的线程在redis中查询到了数据，就不会到达数据库发生击穿了
缓存雪崩
雪崩的原因
在高并发下，大量redis缓存在同一时间失效到期或redis故障，所有的请求都会到达数据库，可能导致数据库挂掉。
如何解决雪崩？
- 不设置过期时间，默认永久有效，就不会发生雪崩了，但是浪费内存。
- 既然是同一时间失效导致的雪崩，我们随机初始key的过期时间，避免大量Key同时过期。
- 如果redis集群，将热点key平均分布到不同的redis结点上去，避免集体失效。
- 定时任务，在缓存失效前将缓存重新跑进去。
总结：
缓存穿透是缓存和数据库中都没有数据，一直查询数据库
缓存击穿是热点key突然失效，大量请求到达数据库
缓存雪崩是大面积(大量)key同时失效，大量请求到达数据库
如何避免redis宕机，请求全到达数据库的情况？
- 未宕机 ：redis的高可用性（主从复制+哨兵机制），避免redis挂掉
- 已宕机 ：redis宕机，设置本地缓存(ehcahe + 限流)，避免请求全走数据库
- 宕机后 ：redis持久化，重启后将数据从磁盘中加载到内存中来
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