Redis：MySQL算老幾？
前言：上一篇《MySQL：緩存算什么東西?》里挖了一個坑，也有很多人說沒看過癮，今天接著寫，把坑填上，不過得把視角換一下，讓Redis上臺發言。
我知道MySQL看我不順眼，不就是他的好基友Tomcat不怎么搭理他了嗎? 這能怪我? 誰讓他那么慢?
張大胖把我Redis安排到這個系統中來，那就是為了提升系統的響應速度，我把數據都暫時放到了內存中，每當Tomcat需要的時候直接拿走就是了，都不用聯系MySQL。只有我這里沒有數據的時候Tomcat才會給MySQL說一句：“哥們，把這個SQL執行一下啊，把數據告訴我!”
MySQL不死心，不斷使壞，總想著把我給干掉，恢復他昔日的榮耀和地位。可歷史的車輪滾滾向前，想逆潮流而動，無異于螳臂擋車啊!
有時候我真想把我緩存中的數據刪除，讓高并發的訪問都壓到他那里去， 累死他! 可一想到自己的職業道德，尤其是張大胖那可憐樣，還是忍了吧。
黑客攻擊?
這一天中午，Tomcat發現流量有些異常，之前大部分的數據我都可以處理，這一次大量的請求在我Redis這里竟然獲取不到數據! Tomcat被迫向MySQL求援：“哥們，這兒有一個SQL啊， 這兒還有一個， 又來一個......”
MySQL剛開始非常高興，滿心歡喜地去執行，可是他很快就發現事情不對， 執行完這些SQL，在數據庫中也查不到數據。他不滿地對Tomcat說：“兄弟，你這是在折騰我嗎? 你看看你這個SQL中where ID = xxxx, 這些ID在數據庫都不存在嘛。”
Tomcat頭也不抬：“又來一個SQL, 還有一個......”
讓我比較佩服的是， MySQL還是比較職業的，盡管有怨氣，他還是不折不扣地執行，很快他就累到了。
整個系統慢如蝸牛，連正常的請求也處理不了。
張大胖趕緊介入，經過一番調查，他發現很多請求故意去查詢那些一定不存在的數據，緩存中肯定沒有，于是請求一定會發到MySQL去執行，在流量大時，MySQL就掛掉了。
換句話說：在黑客的精心算計之下，我這個緩存成了擺設，緩存被穿透了!
張大胖把此事定性為黑客攻擊。
緩存空值
這一次，MySQL終于意識到了我的價值，他出了一個主意：“Redis同學，你把那些不存在的key和對應的空值也緩存下來不就行了?下次訪問，就直接返回一個null給這些黑客，別再來找我了。”
我一聽就知道這是個餿主意：“這些key在你那里都不存在，還讓我緩存，那不就是要浪費我的空間嗎? 張大胖給我分配的空間是有限的啊。”
“你不是可以設定數據的有效期嘛，比如過3分鐘就過期，刪除它，空間不就騰出來了。”
“那在這三分鐘內，如果這個key對應的數據真的被加入到了你MySQL當中，那豈不就不一致了?!” 我問道。
MySQL說道：“如果發生這種情況，就可以想辦法清除掉緩存中的數據，只是程序邏輯就變得復雜了......”
“退一步來說，假設我緩存了他們，那黑客完全可以換一些新的key來攻擊啊!緩存中還是沒有，還得去你那里查，這個辦法不妥!” 我下了結論。
布隆過濾器
MySQL說：“如果能事先得知這個key是不是在數據庫存在就好了，可是想知道是否存在，那就得把所有的key都放到緩存中，Redis，你能受得了嗎?”
我當然受不了。
Tomcat眼前一亮：“你們聽說過布隆過濾器沒有?”
我說：“當然知道了，這是個神奇的數據結構，只需要極少的空間就可以判斷一個元素是不是在一個集合之內，這正好是我們所需要的場景啊：判斷key是否存在。”
(碼農翻身注：布隆過濾器大家可以參考相關資料，這里不再展開。)
Tomcat說：“對，比如我們可以把所有的用戶ID建立一個布隆過濾器，這樣當那些黑客的請求過來以后，先用這個過濾器攔截一下，如果黑客要訪問的用戶ID不在這個過濾器中，我們就直接把他踢出去了。”
MySQL也是經驗豐富：“可是這個Bloom Filter有誤報啊，即使某個用戶ID不在集合中，他也可能報告說在集合中。這個時候Tomcat就認為這是一個合法的用戶ID，就去Redis中查，不存在，然后到我這里查，還是不存在。”
我說：“哎呀，一定的誤報也是允許的，沒有完美的事情，總要付出代價不是?”
大家都表示同意。
數據失效
黑客的攻擊的威脅解除了，日子又恢復了平靜，MySQL意識到了我的價值，也不再嘮嘮叨叨了。
我這個緩存的容量是有限的，不可能無限制地增加，所以張大胖添加到緩存的數據有一個有效期，過了有效期，我就會把他刪除，騰出空間，讓別的數據使用。
如果是普通的緩存數據失效，那就罷了，大不了從數據庫中再去一次就是了。
可是這一次，有個超級熱門的數據失效了，Tomcat組成的集群中有無數的線程都問我要數據，當我告訴他們這個數據已經失效以后，他們扭頭便轉向MySQL，瘋狂地發出SQL語句，問MySQL要數據。
MySQL傻眼了，這么多的線程，每個要發出的SQL都是相同的，可是又不得不執行。
MySQL又一次累倒了，我想他再次體會到了我的重要性。
他對Tomcat說道：“兄弟，給我發這么多的一模一樣的SQL，你想累死我啊! 你就不能控制一下?只讓一個線程發查詢過來，讓其他的等待一下? 那個線程取到數據以后，其他線程就可以從緩存取了!”
Tomcat覺得很有道理，可是現在系統中有多個Tomcat，每個都是平等的，怎么去選出那個唯一的線程呢?
如果是在同一個JVM中還好辦，輕輕松松用一把進程內的鎖搞定， 可是這分布式的Tomcat，每個都是一個JVM，每個都是一個進程， 怎么搞?
我說：“這很簡單，我Redis這里可以提供一個分布式的鎖，誰獲得了這把鎖，誰就可以訪問數據庫。”
MySQL佩服地說：“老弟真是不錯，我服了你了，以后你一定要盡可能的把流量都給擋住，別往我這里發了，實在是太可怕了!”
Tomcat補充到：“是啊，這Redis緩存太重要了!”
突然間他注意到了我還只有一臺機器： “你現在怎么還是單臺機器? 一個實例? 萬一掛了怎么辦? 一定得像我一樣，搞集群，提高可用性啊!”
MySQL說：“啊? 這多嚇人，從今天開始，我將時時刻刻為你祈禱，上帝保佑，你千萬別掛掉。”
與此同時，張大胖開始著手Redis集群了......
【本文為51CTO專欄作者“劉欣”的原創稿件，轉載請通過作者微信公眾號coderising獲取授權】
