redis缓存穿透击穿雪崩解决方案

Redis缓存穿透击穿雪崩解决方案：程序员必知的面试实战技巧

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为什么缓存问题总被面试官盯着问？

在互联网高并发场景下，Redis几乎是必用的缓存组件。但缓存穿透、击穿、雪崩这三个问题，不仅实际开发中容易踩坑，更是面试中的高频考点。很多同学在面试时被问到"Redis缓存异常如何处理"，回答得支支吾吾，结果错失Offer。今天我们就从实战角度，掰开揉碎讲透这三个问题的本质与解决方案。

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缓存穿透：当请求穿过缓存直击数据库

什么是缓存穿透？

缓存穿透是指查询一个不存在的数据，由于缓存未命中，请求直接打到数据库。如果大量此类请求并发，数据库可能被压垮。

穿透的典型场景

比如攻击者伪造大量非法ID（如负数、超大数值）发起请求，而数据库和缓存中都不存在这些数据。

穿透的4种解决方案

1. 空值缓存：即使数据库查不到，也缓存一个空值（如key:null），并设置较短的过期时间（如5分钟），防止恶意攻击者反复请求同一个key。
2. 布隆过滤器：在缓存层前加布隆过滤器，预先存储所有合法key的哈希值，请求先过布隆过滤器，若不存在则直接拒绝。
3. 接口层校验：对请求参数做合法性校验，例如ID必须是正整数、长度限制等，拦截非法参数。
4. 热点监控：实时监控缓存命中率，对频繁访问的异常Key进行特殊处理（比如拉黑）。

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缓存击穿：热点数据突然失效引发的雪崩

击穿和穿透的区别

击穿是指某个热点Key突然失效，导致大量并发请求直接穿透到数据库。与穿透不同，击穿的Key原本是存在的，只是缓存过期了。

击穿的3种解法

1. 互斥锁（Mutex Lock）：当缓存失效时，只允许一个线程去查数据库，其他线程等待。查到数据后重建缓存，其他线程再从缓存读取。
2. 逻辑过期时间：不依赖Redis的TTL，而是在缓存值中存储过期时间字段。当发现数据过期时，异步更新缓存。
3. 永不过期策略：对极热点数据设置永不过期，通过后台任务定期更新缓存。

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缓存雪崩：大量Key同时失效的灾难

雪崩的核心问题

缓存雪崩是指大量缓存Key在同一时间失效，导致请求全部涌向数据库，引发连锁反应。

雪崩的4层防御

1. 随机过期时间：给缓存Key的过期时间加随机值（如基础30分钟+随机0-10分钟），避免同时失效。
2. 多级缓存架构：采用本地缓存（如Caffeine）+分布式缓存（如Redis）的多层结构，即使Redis宕机，本地缓存仍能支撑部分流量。
3. 限流降级：使用Hystrix或Sentinel对数据库访问做限流，并设置降级策略（如返回默认值）。
4. 缓存预热：在系统启动或低峰期，提前加载热点数据到缓存中。

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实战经验：如何应对面试官的追问？

面试中除了说出解决方案，还要能结合场景举例。例如：

• 穿透场景：可以说"我们项目曾遭遇爬虫攻击，用布隆过滤器拦截了90%的无效请求"。
• 击穿案例：比如秒杀系统中商品详情页的缓存失效，用Redis分布式锁控制并发重建。
• 雪崩处理：在大促前通过缓存预热+随机过期时间，避免零点流量高峰导致数据库崩溃。

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面试加分技巧

1. 提到熔断机制和降级策略，展现系统设计的全局观。
2. 强调监控报警的重要性，比如用Prometheus监控缓存命中率。
3. 区分三种问题的本质差异，避免混淆概念。

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