redis缓存穿透雪崩击穿的解决方案

Redis缓存穿透雪崩击穿的解决方案

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什么是缓存穿透？

缓存穿透是指查询一个数据库中不存在的数据，导致请求直接打到数据库。比如攻击者伪造大量不存在的订单ID查询，绕过Redis缓存，直接穿透到MySQL层。这种现象会导致数据库负载激增，甚至崩溃。

解决方案1：缓存空对象

当查询数据库不存在的数据时，在Redis中存储一个空值（如key: null），并设置较短的过期时间（如5分钟）。下次请求命中Redis时直接返回空结果，避免重复穿透数据库。但要注意空对象过多可能占用内存，需结合业务场景调整过期时间。

解决方案2：布隆过滤器

布隆过滤器（Bloom Filter）是一种概率型数据结构，可以快速判断某个元素是否可能存在于集合中。将所有有效数据的ID存入布隆过滤器，请求到达时先经过过滤器判断：

• 如果不存在，直接返回空结果；
• 如果可能存在，再去查缓存或数据库。
  布隆过滤器的优点是内存占用小，但存在一定误判率（可通过调整参数降低）。

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什么是缓存雪崩？

缓存雪崩是指大量缓存数据同时过期，导致大量请求直接打到数据库。比如某个时刻大量缓存Key集中失效，数据库瞬间承受高并发压力，可能引发连锁崩溃。

解决方案1：随机过期时间

给缓存Key的过期时间增加随机值。例如原本统一设置60分钟过期，可以改为60 + random(0, 10)分钟。通过分散过期时间，避免大量Key同时失效。

解决方案2：多级缓存架构

采用多级缓存机制，例如本地缓存（Caffeine） + 分布式缓存（Redis）。即使Redis部分数据失效，本地缓存仍能缓解数据库压力。但需要注意本地缓存与分布式缓存的一致性。

解决方案3：热点数据永不过期

对访问频率高的热点数据，采用“逻辑过期”策略。即Redis中存储数据时不设置过期时间，但后台异步更新数据。例如每隔30分钟从数据库拉取最新数据更新到Redis。

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什么是缓存击穿？

缓存击穿是指某个热点Key突然失效，同时有大量并发请求访问这个Key，导致请求全部穿透到数据库。例如秒杀活动中商品详情Key失效，瞬间被数万请求击穿。

解决方案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。可以通过Redis的SETNX命令实现分布式锁：

1. 线程A发现缓存失效，尝试获取锁；
2. 获取成功则查询数据库并回填缓存；
3. 其他线程等待锁释放后直接从缓存读取。

解决方案2：逻辑过期

缓存数据不设置物理过期时间，而是在数据中存储一个逻辑过期时间字段。当发现数据逻辑过期时，触发异步线程更新缓存，当前线程返回旧数据。这种方式能保证高可用性，但数据有一定延迟。

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实战经验与优化建议

1. 监控与告警：对缓存命中率、数据库QPS设置监控阈值，及时发现问题。
2. 压测验证：定期模拟高并发场景，验证缓存策略的可靠性。
3. 熔断降级：在数据库压力过大时，启用熔断机制，返回兜底数据（如默认商品信息）。

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