布隆过滤器如何防止Redis缓存穿透？

内容导读

互联网集市收集整理的这篇技术教程文章主要介绍了布隆过滤器如何防止Redis缓存穿透？，小编现在分享给大家，供广大互联网技能从业者学习和参考。文章包含2375字，纯文字阅读大概需要4分钟。

内容图文

布隆过滤器如何防止Redis缓存穿透

• 一、什么是缓存穿透？
• 二、什么是布隆过滤器？
• 三、布隆过滤器原理
• • 3.1 存入过程
  • 3.2 查询过程
  • 3.3 删除过程
• 四、布隆过滤器如何防止Redis缓存穿透？

兄弟们在学习缓存穿透时，听说解决缓存穿透传统方案之一就是使用布隆过滤器，那什么是布隆过滤器呢？首先我们看看什么是缓存穿透！

一、什么是缓存穿透？

用户查询的数据在Redis中未命中，查询数据库也不存在，每次请求直接访问数据库，造成数据库短时间内承受大量请求而崩掉。一般是由于黑客攻击，出现非正常URL访问。

二、什么是布隆过滤器？

布隆过滤器实际上是一个很长的二进制向量和一系列哈希函数组成的概率性数据结构。

使用哈希函数有两个好处：1）哈希函数无论输入值的长度是多少，得到的输出值长度固定 2）使元素分布均匀，常见的哈希函数：MD5、SHA-1

作用：主要用于判断一个元素是否在一个集合中，0代表不存在，1代表存在。

特点：

• 高效插入和查询，但不易删除，同时返回结果可能存在误判。
• 采用bitmap结构来存储数据，相比于传统的list、map、set效率更高，占用空间更少。
  
  假设一个元素占1个字节，使用传统数据结构存储10亿数据需要900G内存空间。引入bitmap结构，仅需要120M内存空间，占用空间极大减少。

三、布隆过滤器原理

3.1 存入过程

• 通过k个哈希函数计算该数据，返回k个计算出的hash值
• 将计算出k个hash值映射到对应的k个二进制的数组下标
• 将k个下标的对应的二进制数据改成1

根据上述图示，"你好"就存到了布隆过滤器中，在下标为3、5、7位置组合表示 “你好” 这个数据。

3.2 查询过程

布隆过滤器主要作用就是查询一个数据是否在二进制集合中，查询过程如下：

• 通过k个哈希函数计算该数据，返回k个计算出的hash值
• 通过hash值找到对应的二进制的数组下标
• 判断：如果存在一处位置的二进制数据是0，表明数据不存在。如果都是1，表明数据存在集合中。

查询过程可能会出现误判：

假如上图没有存"hello"，只存了"你好"，那么用"hello"来查询的时候，会判断"hello"存在集合中。因为“你好”和“hello”的hash值是相同，就造成了误判。

3.3 删除过程

一般不能删除布隆过滤器中的数据，因为布隆过滤器删除操作有可能造成误删。

计算hash值时，可能会由于哈希冲突造成同一个下标可能存储了2个数据。如：图中的"你好"和"hello"，假如最终算出hash值相同，那么它们会将同一个下标的二进制数据改为1。这时想去删除"你好"，将下标为2中的二进制数据由1改成了0，那么我们是不是连"hello"都一起删了。

四、布隆过滤器如何防止Redis缓存穿透？

前面讲了这么多，终于回到主题上来了。

布隆过滤器会有一定概率误判，但访问一个数据如果布隆过滤器判断不存在，说明数据一定不存在，就不会请求数据库了，能够有效避免大量无效请求来访问数据库

1）将数据库所有的数据加载到布隆过滤器
2）查布隆过滤器（如果未命中直接结束）
3）查Redis缓存数据（如果未命中查询数据库 ）
4）查询数据库

内容总结

以上是互联网集市为您收集整理的布隆过滤器如何防止Redis缓存穿透？全部内容，希望文章能够帮你解决布隆过滤器如何防止Redis缓存穿透？所遇到的程序开发问题。 如果觉得互联网集市技术教程内容还不错，欢迎将互联网集市网站推荐给程序员好友。

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