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深度剖析：破解Redis的緩存穿透困局
Redis是一種非常流行的NoSQL數(shù)據(jù)庫，被廣泛用作緩存服務(wù)器，以提高Web應(yīng)用程序的性能和響應(yīng)速度。遺憾的是，Redis緩存穿透問題對于任何應(yīng)用程序來說都是一種極大的風險，因為它可能導致大量無用的請求以及額外的系統(tǒng)負載。這個問題的解決方案是困難的，但并非不可能。本文深入剖析Redis緩存穿透問題的根源，并介紹如何破解這個困局。
Redis緩存穿透問題的根源
緩存穿透是指當應(yīng)用程序嘗試查找不在緩存中的對象時，它將向后端數(shù)據(jù)庫發(fā)出一次查詢請求。如果這個對象在數(shù)據(jù)庫中不存在，將會返回空結(jié)果。這會導致相同的請求不斷去查詢后端數(shù)據(jù)庫，增加系統(tǒng)負擔。此外，存在一些攻擊者會有意訪問一些不存在的鍵，從而導致緩存級別和后端數(shù)據(jù)庫都遭到淹沒。
造成緩存穿透的主要原因是緩存鍵（例如，在使用Redis時使用的鍵）缺乏數(shù)據(jù)輸入驗證和控制。某些惡意用戶可能會發(fā)送顯然不存在的鍵，從而導致緩存服務(wù)嘗試查找不存在的對象。此后，由于Redis并沒有在沒有找到鍵的情況下執(zhí)行任何額外的判斷，因此每個無效緩存鍵請求都會導致選擇的閥值返回空結(jié)果。
如何破解Redis緩存穿透困局
要解決這個問題，應(yīng)用程序需要執(zhí)行以下操作：
1. 限制緩存鍵的值：在將任何數(shù)據(jù)存儲在緩存服務(wù)器上之前，請驗證其輸入是否正確。例如，可以使用正則表達式來檢查緩存對象的名稱是否包含無效字符或長度是否在合理范圍內(nèi)。
“`python
import re
def validate_KEY(key):
if not re.match(r’^[A-Za-z0-9_\-]*$’, key):
return False
if len(key) > 255:
return False
return True
2. 如果Redis沒有命中緩存，說明不存在這個key，不應(yīng)該直接返回None，而是應(yīng)該將這個key對應(yīng)的值設(shè)置為一個固定失效時間的空值，避免反復(fù)請求。
```python
import redis
redis_client = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)
def get_from_cache(key):
value = redis_client.get(key)
if value is None:
redis_client.setex(key, 60*5, "") # 設(shè)置固定失效時間的空值
return value
3. 使用Bloom Filter緩存預(yù)先計算的結(jié)果，此外，還可以使用雙重檢查鎖定模式來防止Bloom過濾器中的假陰性。
“`python
from pybloom_live import BloomFilter
class CachedService():
def __init__(self, redis_client):
self.redis_client = redis_client
self.bloom_filter = BloomFilter(capacity=1000000, error_rate=0.001)
self.lock = threading.Lock()
def get_user(self, user_id):
if user_id in self.bloom_filter:
# filter false positives
with self.lock:
if user_id in self.bloom_filter:
return None
user = self.redis_client.get(user_id)
if user is None:
user = db.get_user(user_id)
if user:
self.redis_client.setex(user_id, 60 * 60, user)
self.bloom_filter.add(user_id)
return user
結(jié)論
Redis緩存穿透問題是一種普遍存在的問題，但存在多種解決方案。在本文中，我們介紹了一些流行的技術(shù)來避免緩存穿透問題，如輸入驗證和控制，固定失效時間空值，Bloom Filter緩存預(yù)先計算的結(jié)果以及防止Bloom過濾器中的假陰性。這些方法不僅可以解決Redis緩存穿透問題，而且可以使您的應(yīng)用程序更安全和可靠。
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分享名稱：深度剖析破解Redis的緩存穿透困局（redis的緩存穿透）
本文路徑：http://www.dlmjj.cn/article/codcpip.html
