redis缓存穿透解决方案

Redis缓存穿透解决方案：面试必问的高频问题详解

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一、什么是Redis缓存穿透？

当面试官问“Redis缓存穿透”时，实际在考察你对缓存机制底层风险的理解。缓存穿透是指恶意请求根本不存在的数据，导致请求直接穿透Redis缓存层，压垮数据库。举个真实案例：

1. 黑客高频请求 user_id=-1 这种非法ID
2. Redis查无此数据（未缓存）
3. 所有请求直击MySQL
4. 数据库连接池被打满，服务宕机

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二、三招破解缓存穿透

✅ 方案1：空对象缓存（最常用）

面试话术：

“我们会对数据库查询结果为空的Key，在Redis中缓存一个特殊空对象（比如NULL_OBJECT），并设置较短过期时间（5-10分钟）。这样后续相同请求会命中Redis，避免穿透”

技术关键点：

1. 缓存键规范：cache:user:-1 -> "NULL"
2. 过期时间动态调整：高频攻击Key设置更短TTL
3. 异步更新机制：避免缓存雪崩

✅ 方案2：布隆过滤器（大数据量场景）

面试话术：

“在Redis前加布隆过滤器，把所有合法Key提前初始化。请求先过布隆过滤器：

• 若返回不存在，直接拦截请求
• 若返回可能存在，才查询Redis/DB”

落地注意点：

1. 误判率设置：通常0.01%需约14个哈希函数
2. 数据更新同步：DB新增数据时需更新布隆过滤器
3. 内存优化：1亿数据约114MB内存

✅ 方案3：请求限流与熔断

面试话术：

“针对频繁请求不存在的Key，用Redis实现滑动窗口限流：

• 对每个Key记录1分钟内的请求次数
• 超过阈值则触发熔断（如返回默认值）
• 结合网关层实现全局防护”

核心代码逻辑：

local key = "ratelimit:"..KEYS[1]
local limit = tonumber(ARGV[1])
local current = redis.call('GET', key) or 0
if current + 1 > limit then
    return 0  -- 触发熔断
else
    redis.call('INCR', key)
    redis.call('EXPIRE', key, 60)
    return 1
end

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三、技术选型建议

| 方案 | 适用场景 | 优缺点对比 | |---------------------|--------------------------|---------------------------| | 空对象缓存 | 数据量小，Key有限 | ✅ 实现简单 ⚠️ 内存占用增加 | | 布隆过滤器 | 海量数据，精确防御 | ✅ 内存高效 ⚠️ 存在误判率 | | 限流熔断 | 突发流量场景 | ✅ 系统级防护 ⚠️ 影响正常请求|

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四、高频面试追问答案

1. 问：布隆过滤器为什么有误判？

   答：因采用多哈希位图存储，不同Key的哈希组合可能重叠，导致误判为存在（实际不存在）

2. 问：空对象缓存导致大量垃圾数据怎么办？

   答：采用两层过期策略：

   • 一级过期：5分钟后自动删除
   • 二级清理：夜间定时扫描清理NULL对象

3. 问：如何区分恶意请求和正常请求？

   答：通过行为模式分析：

   • 相同IP短时请求不同不存在Key
   • 请求参数明显不符合业务规则
   • 携带异常Header或Token

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