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【Redis】什么是缓存穿透、击穿、雪崩？如何解决？

article 2025/3/22 0:34:03

1.缓存穿透

定义:

缓存穿透是指查询一个不存在的数据，由于缓存中没有该数据，请求会直接落到数据库上。如果大量这样的请求同时发生，数据库可能会被压垮。

原因：

恶意攻击： 攻击者故意请求大量不存在的数据。
业务逻辑问题：某些查询条件本身就不存在有效数据。

解决方案：

1.缓存空值：

如果查询结果为空，扔将空值缓存起来，并设置一个较短的过期时间。

if (data == null) {
    cache.put(key, "NULL", 60); // 缓存空值，过期时间为 60 秒
}

2.布隆过滤器(Bloom Filter):

使用布隆过滤器预先判断数据是否存在。如果布隆过滤器认为数据不存在，则直接返回，避免查询数据库。

if (!bloomFilter.mightContain(key)) {
    return null; // 数据肯定不存在
}

3.接口层校验：

在接口层请求参数进行校验，过滤掉明显非法的请求。

2.缓存击穿：

定义：

缓存击穿是指某个热点数据在缓存中过期后，大量请求同时涌入，直接访问数据库，导致数据库压力骤增。

原因：

热点数据突然失效。
大量请求同时访问该数据。

解决方案：

1.设置热点数据永不过期：

对于热点数据，可以设置永不过期，或者定期异步更新缓存。

2.互斥锁

当缓存失效时，使用分布式锁(如Redis的SETNX) 确保只有一个线程去查询数据库并更新缓存，其他线程等待。

if (cache.get(key) == null) {
    if (lock.tryLock()) { // 获取锁
        try {
            // 查询数据库并更新缓存
            cache.put(key, value);
        } finally {
            lock.unlock(); // 释放锁
        }
    } else {
        // 等待缓存更新完成
        Thread.sleep(100);
        return cache.get(key);
    }
}

3.提前更新缓存：

在缓存即将过期时，提前异步更新缓存，避免缓存失效。

3.缓存雪崩：

定义：

缓存雪崩是指大量缓存数据在同一时间过期，导致大量请求直接访问数据库，数据库压力骤增，直接崩溃。

原因：

缓存数据设置了相同的过期时间。
缓存服务宕机。

解决方案：

1.设置不同的过期时间：

为缓存数据设置随机的过期时间，避免大量缓存同时失效。

int expireTime = 60 + new Random().nextInt(60); // 过期时间在 60-120 秒之间
cache.put(key, value, expireTime);

2.缓存高可用：

使用Redis集群或主从复制，确保缓存服务的高可用性。
比如：使用Redis Sentinel或Redis Cluster

3.限流和降级：

在缓存失效时，使用限流(如令牌桶算法)和降级策略，保护数据库。

4.多级缓存：

使用多级缓存(如本地缓存+分布式缓存)，减少缓存雪崩的影响。

if (localCache.get(key) != null) {
    return localCache.get(key);
} else if (distributedCache.get(key) != null) {
    localCache.put(key, distributedCache.get(key));
    return distributedCache.get(key);
} else {
    // 查询数据库并更新缓存
}