如何解決Redis快取雪崩、快取穿透、快取併發等5大難題
Java相關的面試都會問到快取的問題：快取雪崩、快取穿透、快取預熱、快取更新、快取降級等不常見的問題，但卻是非常重要的問題，今天談談這個話題。
基本看完這篇，可以對redis有一個比較全面的初步瞭解，後續我再補充redis相關的實戰篇，總結為一個redis系列。
01.快取雪崩
資料未載入到快取中，或者快取同一時間大面積的失效，從而導致所有請求都去查資料庫，導致資料庫CPU和記憶體負載過高，甚至宕機。
比如一個雪崩的簡單過程：
1、redis叢集大面積故障
2、快取失效，但依然大量請求訪問快取服務redis
3、redis大量失效後，大量請求轉向到mysql資料庫
4、mysql的呼叫量暴增，很快就扛不住了，甚至直接宕機
5、由於大量的應用服務依賴mysql和redis的服務，這個時候很快會演變成各伺服器叢集的雪崩，最後網站徹底崩潰。
02.快取雪崩解決方案
1.快取的高可用性
快取層設計成高可用，防止快取大面積故障。即使個別節點、個別機器、甚至是機房宕掉，依然可以提供服務，例如 Redis Sentinel 和 Redis Cluster 都實現了高可用。
2.快取降級
可以利用ehcache等本地快取(暫時使用)，但主要還需要對源服務訪問進行限流、資源隔離(熔斷)、降級等。
當訪問量劇增、服務出現問題仍然需要保證服務還是可用的。系統可以根據一些關鍵資料進行自動降級，也可以配置開關實現人工降級，這裡會涉及到運維的配合。
降級的最終目的是保證核心服務可用，即使是有損的。
比如我的淘寶頁面，由於是非核心頁面，後端服務如果暫時不能提供使用的情況，可以考慮直接使用一個靜態頁面替換掉，這樣對於使用者也是永遠提供服務的狀態(再發報警資訊提示急需解決)，也不至於出現空白或者異常錯誤的裸奔狀態。
在進行降級之前要對系統進行梳理，比如：哪些業務是核心(必須保證)，哪些業務可以容許暫時不提供服務(利用靜態頁面替換)等，以及配合伺服器核心指標，來後設置整體預案，比如：
(1)一般：比如有些服務偶爾因為網路抖動或者服務正在上線而超時，可以自動降級;
(2)警告：有些服務在一段時間內成功率有波動(如在95~100%之間)，可以自動降級或人工降級，併發送告警;
(3)錯誤：比如可用率低於90%，或者資料庫連線池被打爆了，或者訪問量突然猛增到系統能承受的最大閥值，此時可以根據情況自動降級或者人工降級;
(4)嚴重錯誤：比如因為特殊原因資料錯誤了，此時需要緊急人工降級。
3.Redis備份和快速預熱
1)Redis資料備份和恢復
2)快速快取預熱
3).提前演練
最後，建議還是在專案上線前，演練快取層宕掉後，應用以及後端的負載情況以及可能出現的問題，對高可用提前預演，提前發現問題。
03.快取穿透
快取穿透是指查詢一個一不存在的資料。例如：從快取redis沒有命中，需要從mysql資料庫查詢，查不到資料則不寫入快取，這將導致這個不存在的資料每次請求都要到資料庫去查詢，造成快取穿透。
解決思路：
如果查詢資料庫也為空，直接設定一個預設值存放到快取，這樣第二次到緩衝中獲取就有值了，而不會繼續訪問資料庫。設定一個過期時間或者當有值的時候將快取中的值替換掉即可。
可以給key設定一些格式規則，然後查詢之前先過濾掉不符合規則的Key。
04.快取併發
這裡的併發指的是多個redis的client同時set key引起的併發問題。其實redis自身就是單執行緒操作，多個client併發操作，按照先到先執行的原則，先到的先執行，其餘的阻塞。當然，另外的解決方案是把redis.set操作放在佇列中使其序列化，必須的一個一個執行。
05.快取預熱
快取預熱就是系統上線後，將相關的快取資料直接載入到快取系統。
這樣就可以避免在使用者請求的時候，先查詢資料庫，然後再將資料快取的問題，使用者直接查詢事先被預熱的快取資料。
解決思路：
1、直接寫個快取重新整理頁面，上線時手工操作下。
2、資料量不大，可以在專案啟動的時候自動進行載入。
目的就是在系統上線前，將資料載入到快取中。