Golang + Redis解决缓存穿透（双层缓存）

代码地址：
https://github.com/ziyifast/ziyifast-code_instruction/tree/main/redis_demo/cache_breakdown

1 概念

目前主流方案是在数据库前加一层缓存。类似于DB的防弹衣。
缓存击穿：Redis热点key过期，查询Redis不存在，高并发情况下大量请求打到DB。

拓展：

概念	产生原因	解决思路
缓存穿透	恶意请求不存在的Key	缓存空对象、布隆过滤器等
缓存雪崩	Redis大面积key过期	快速失败熔断、主从模式、集群模式。过期时间尽量随机
缓存击穿	热点Key过期	互斥更新、随机退避、差异失效时间（两份缓存cacheA、cacheB，差异过期时间）

1.1 缓存击穿：热点key过期

如淘宝天猫聚优选页面，经常会有最火HOT排行，这个排行定时会更新，那么在更新时，我们会去删除之前Redis的缓存，然后从数据库加载新的数据到Redis。

• 删除时，我们可以理解为key过期了，因为浏览器缓存如果此时有大量用户在页面点击Redis中已经过期的商品，就会有大量请求打到数据库。

1.2 解决方案：双层缓存

解决方案：双层缓存（cacheA、cacheB）

• 互斥更新、随机退避、差异失效时间（两份缓存，差异过期时间）
• 我们可以将热点Key在Redis中存两份（两份过期时间不同=》差异过期时间），cacheA过期时，保证在cacheA加载新数据完成前，用户能查询到cacheB中的数据，不至于大量请求直接打到数据库。
• 因为热点key的数据较少，因此缓存两份不会对内存有太多开销。

2 代码

2.1 模拟缓存击穿

1 演示

• 案例解析：

1. Redis中存热点数据20个，然后提供一个接口返回topK的热点数据
2. 8s后刷新redis缓存，模拟key过期
3. 重新加载数据sleep 6秒，模拟数据库及IO耗时

①热点key过期前，请求到了redis就返回了


②当热点key过期时，请求直接打到数据库

2 代码

package mainimport ("context""encoding/json""fmt""github.com/go-redis/redis/v8""github.com/kataras/iris/v12"context2 "github.com/kataras/iris/v12/context""github.com/ziyifast/log""time"
)var RedisCli *redis.Clientfunc init() {RedisCli = redis.NewClient(&redis.Options{Addr: "localhost:6379",DB:   0,})_, err := RedisCli.Del(context.TODO(), GoodsKeyCacheA).Result()if err != nil {panic(err)}
}type Goods struct {Id   int    `json:"id"`Name string `json:"name"`
}var (GoodsKeyCacheA = "goodsA"GoodsKeyCacheB = "goodsB"
)func InitDb(s, count int, cacheKey string) {for i := s; i < s+count; i++ {g := &Goods{Id:   i + 1,Name: fmt.Sprintf("good-%d", i+1),}marshal, err := json.Marshal(g)if err != nil {panic(err)}_, err = RedisCli.RPush(context.TODO(), cacheKey, string(marshal)).Result()if err != nil {panic(err)}}
}func main() {InitDb(0, 20, GoodsKeyCacheA)app := iris.New()app.Get("/goods/top/{offset}/{pageSize}", func(c *context2.Context) {offset, err := c.Params().GetInt64("offset")if err != nil {panic(err)}pageSize, err := c.Params().GetInt64("pageSize")if err != nil {panic(err)}start := (offset - 1) * pageSizeend := offset*pageSize - 1err = c.JSON(QueryForData(start, end))if err != nil {panic(err)}})//set the expire time_, err := RedisCli.Expire(context.TODO(), GoodsKeyCacheA, time.Second*8).Result()if err != nil {panic(err)}go ReloadNewGoods()app.Listen(":9999", nil)
}func QueryForData(start, end int64) []string {val := RedisCli.LRange(context.TODO(), GoodsKeyCacheA, start, end).Val()log.Infof("query redis of cache A")if len(val) == 0 {log.Infof("redis is not exist, query db.....no!!!!")}return val
}func ReloadNewGoods() {time.Sleep(time.Second * 15)log.Infof("start ReloadNewGoods......")InitDb(2000, 20, GoodsKeyCacheA)log.Infof("ReloadNewGoods......DONE")
}

2.2 双层缓存解决问题:热点key存两份（cacheA、cacheB）

在Redis中将热点key缓存两份。且cacheA、cacheB过期时间需要不同，保证在新热点数据加载到Redis之前，CacheB能提供服务。因为热点key数据不会存在太多，所以一般缓存两份对我们内存开销影响不会很大。（当然具体情况具体分析，并非绝对）

1. 热点数据存两份一样的：cacheA、cacheB（两份缓存key的过期时间需要不同）
2. 到点了，需要更新热点数据，cacheA过期，重新读取加载热点数据到Redis，更新cacheA的数据为最新。此时对外提供服务的是cacheB。防止请求直接打到DB。
3. cacheA加载最新数据完成后，cacheA对外提供服务。更新cacheB中的数据到最新。（保证数据一致）

注意：service层查询时，先查cacheA有没有，如果有直接返回，如果没有查cacheB的数据。

1 演示

①获取TopK数据

②当热点key更新时（cacheA过期时），保证cacheB有数据，避免数据打到数据库

2 代码

package mainimport ("context""encoding/json""fmt""github.com/go-redis/redis/v8""github.com/kataras/iris/v12"context2 "github.com/kataras/iris/v12/context""github.com/ziyifast/log""time"
)var RedisCli *redis.Clientfunc init() {RedisCli = redis.NewClient(&redis.Options{Addr: "localhost:6379",DB:   0,})_, err := RedisCli.Del(context.TODO(), GoodsKeyCacheA).Result()if err != nil {panic(err)}
}type Goods struct {Id   int    `json:"id"`Name string `json:"name"`
}var (GoodsKeyCacheA = "goodsA"GoodsKeyCacheB = "goodsB"
)func InitDb(s, count int, cacheKey string) {for i := s; i < s+count; i++ {g := &Goods{Id:   i + 1,Name: fmt.Sprintf("good-%d", i+1),}marshal, err := json.Marshal(g)if err != nil {panic(err)}_, err = RedisCli.RPush(context.TODO(), cacheKey, string(marshal)).Result()if err != nil {panic(err)}}
}func main() {InitDb(0, 20, GoodsKeyCacheA)app := iris.New()app.Get("/goods/top/{offset}/{pageSize}", func(c *context2.Context) {offset, err := c.Params().GetInt64("offset")if err != nil {panic(err)}pageSize, err := c.Params().GetInt64("pageSize")if err != nil {panic(err)}start := (offset - 1) * pageSizeend := offset*pageSize - 1err = c.JSON(QueryForData(start, end))if err != nil {panic(err)}})//set the expire time_, err := RedisCli.Expire(context.TODO(), GoodsKeyCacheA, time.Second*8).Result()if err != nil {panic(err)}InitDb(0, 20, GoodsKeyCacheB)//add cacheB, expire time is different from cacheA (make sure new goods will be added to cacheA)_, err = RedisCli.Expire(context.TODO(), GoodsKeyCacheB, time.Second*20).Result()if err != nil {panic(err)}go ReloadNewGoods()app.Listen(":9999", nil)
}func QueryForData(start, end int64) []string {val := RedisCli.LRange(context.TODO(), GoodsKeyCacheA, start, end).Val()log.Infof("query redis of cache A")if len(val) == 0 {log.Infof("cacheA is not exist, query redis of cache B")val = RedisCli.LRange(context.TODO(), GoodsKeyCacheB, start, end).Val()if len(val) == 0 {log.Infof("cacheB is not exist, query db, no!!!")return val}}return val
}func ReloadNewGoods() {time.Sleep(time.Second * 15)log.Infof("start ReloadNewGoods......")InitDb(2000, 20, GoodsKeyCacheA)//set the expire time of cacheAlog.Infof("ReloadNewGoods......DONE")//reload cacheB....//set the expire time of cacheB
}