如何利用 Redis 实现缓存穿透防护-JavaScript中文网-JavaScript教程资源分享门户

什么是缓存穿透？

缓存穿透是指在查询一个不存在的数据时，由于缓存中没有该数据，导致请求直接访问数据库，从而引起数据库压力过大的情况。攻击者可以故意查询不存在的数据，从而使缓存失效，导致大量请求直接访问数据库，从而造成拒绝服务攻击（Denial of Service，简称 DoS）。

如何防止缓存穿透？

1. 前置校验

在查询缓存之前，可以先对请求参数进行校验，判断请求参数是否合法。如果请求参数不合法，可以直接拒绝请求，从而避免无效查询。

2. 布隆过滤器

布隆过滤器是一种可以快速判断某个元素是否存在于一个集合中的数据结构。它可以快速地判断一个元素是否存在于集合中，而不需要进行实际的查询操作，从而避免了缓存失效的情况。

3. 缓存空对象

当查询一个不存在的数据时，可以将该数据的缓存设置为空对象，从而避免重复查询数据库的情况。当下一次查询同样的数据时，就可以直接从缓存中获取数据，而不需要再次查询数据库。

如何利用 Redis 实现缓存穿透防护？

Redis 是一种高性能的内存数据库，可以用来实现缓存穿透防护。具体步骤如下：

1. 安装 Redis

首先需要安装 Redis，可以通过官方网站下载安装包，或者使用包管理器进行安装。

2. 配置 Redis

在 Redis 中，可以使用 Hash 类型来存储数据。可以使用请求参数作为 Hash 的键，将查询结果作为 Hash 的值进行存储。如果查询结果为空，可以将一个空对象作为 Hash 的值进行存储。

3. 查询缓存

在查询缓存之前，可以先根据请求参数从 Redis 中查询数据。如果查询到了数据，直接返回结果即可。如果查询到的数据为空对象，也可以直接返回空结果。

4. 查询数据库

如果在 Redis 中没有查询到数据，需要从数据库中查询数据。在查询数据库之前，可以先将请求参数作为锁的键，在 Redis 中进行加锁操作。加锁的目的是为了避免多个请求同时查询数据库，从而造成数据库压力过大的情况。

5. 更新缓存

在查询完数据库之后，需要将查询结果存储到 Redis 中，以便下一次查询时可以直接从缓存中获取数据。如果查询结果为空，需要将空对象作为 Hash 的值进行存储。

6. 解锁

在更新完缓存之后，需要将锁释放，以便其他请求可以进行数据库查询。

示例代码

以下是一个使用 Redis 实现缓存穿透防护的示例代码：

// www.javascriptcn.com code example
const redis = require('redis');
const client = redis.createClient();

function getDataFromCache(key) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    client.hgetall(key, (err, result) => {
      if (err) {
        reject(err);
      } else if (!result) {
        resolve(null);
      } else {
        resolve(result);
      }
    });
  });
}

function setDataToCache(key, data) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    client.hmset(key, data, (err, result) => {
      if (err) {
        reject(err);
      } else {
        resolve(result);
      }
    });
  });
}

function lock(key) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    client.setnx(`${key}:lock`, true, (err, result) => {
      if (err) {
        reject(err);
      } else if (result === 1) {
        resolve(true);
      } else {
        resolve(false);
      }
    });
  });
}

function unlock(key) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    client.del(`${key}:lock`, (err, result) => {
      if (err) {
        reject(err);
      } else {
        resolve(result);
      }
    });
  });
}

async function getDataFromDB(key) {
  const isLocked = await lock(key);
  if (isLocked) {
    // 查询数据库
    const data = await queryDataFromDB(key);
    // 更新缓存
    await setDataToCache(key, data);
    // 解锁
    await unlock(key);
    return data;
  } else {
    // 等待其他请求处理完毕
    return new Promise((resolve, reject) => {
      setTimeout(async () => {
        const data = await getDataFromCache(key);
        if (data) {
          resolve(data);
        } else {
          resolve(await getDataFromDB(key));
        }
      }, 100);
    });
  }
}

async function getData(key) {
  // 查询缓存
  const data = await getDataFromCache(key);
  if (data) {
    return data;
  } else {
    // 查询数据库
    return getDataFromDB(key);
  }
}

在上面的示例代码中，使用了 Promise 和 async/await 来实现异步操作。首先使用 getDataFromCache 函数从 Redis 中查询数据，如果查询到了数据，直接返回结果。如果查询到的数据为空对象，也可以直接返回空结果。

如果在 Redis 中没有查询到数据，需要从数据库中查询数据。在查询数据库之前，使用 lock 函数将请求参数作为锁的键，在 Redis 中进行加锁操作。加锁的目的是为了避免多个请求同时查询数据库，从而造成数据库压力过大的情况。

在查询完数据库之后，使用 setDataToCache 函数将查询结果存储到 Redis 中，以便下一次查询时可以直接从缓存中获取数据。如果查询结果为空，需要将空对象作为 Hash 的值进行存储。

在更新完缓存之后，使用 unlock 函数将锁释放，以便其他请求可以进行数据库查询。

最后，在 getData 函数中，先使用 getDataFromCache 函数从 Redis 中查询数据，如果查询到了数据，直接返回结果。如果查询到的数据为空对象，需要使用 getDataFromDB 函数从数据库中查询数据，从而避免缓存穿透的情况。

来源：JavaScript中文网，转载请注明来源 https://www.javascriptcn.com/post/67d0ee36a941bf71341fc9fd

如何利用 Redis 实现缓存穿透防护