缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩区别和解决方案

前言

Redis 作为目前使用最广泛的缓存，相信大家都不陌生。但是使用缓存并没有这么简单，还要考虑缓存雪崩，缓存击穿，缓存穿透的问题，什么是缓存雪崩，击穿，穿透呢，出现这些问题又怎么解决呢，接下来学习一下吧。

缓存雪崩

什么是缓存雪崩？

当某一个时刻出现大规模的缓存失效的情况，那么就会导致大量的请求直接打在数据库上面，导致数据库压力巨大，如果在高并发的情况下，可能瞬间就会导致数据库宕机。这时候如果运维马上又重启数据库，马上又会有新的流量把数据库打死。这就是缓存雪崩。

分析：

造成缓存雪崩的关键在于在同一时间大规模的 key 失效。为什么会出现这个问题呢，有几种可能，第一种可能是 Redis 宕机，第二种可能是采用了相同的过期时间。搞清楚原因之后，那么有什么解决方案呢？

解决方案：

1、在原有的失效时间上加上一个随机值，比如 1-5 分钟随机。这样就避免了因为采用相同的过期时间导致的缓存雪崩。

如果真的发生了缓存雪崩，有没有什么兜底的措施？

2、使用熔断机制。当流量到达一定的阈值时，就直接返回 “系统拥挤” 之类的提示，防止过多的请求打在数据库上。至少能保证一部分用户是可以正常使用，其他用户多刷新几次也能得到结果。

3、提高数据库的容灾能力，可以使用分库分表，读写分离的策略。

4、为了防止 Redis 宕机导致缓存雪崩的问题，可以搭建 Redis 集群，提高 Redis 的容灾性。

缓存击穿

什么是缓存击穿？

其实跟缓存雪崩有点类似，缓存雪崩是大规模的 key 失效，而缓存击穿是一个热点的 Key，有大并发集中对其进行访问，突然间这个 Key 失效了，导致大并发全部打在数据库上，导致数据库压力剧增。这种现象就叫做缓存击穿。

分析：

关键在于某个热点的 key 失效了，导致大并发集中打在数据库上。所以要从两个方面解决，第一是否可以考虑热点 key 不设置过期时间，第二是否可以考虑降低打在数据库上的请求数量。

解决方案：

1、上面说过了，如果业务允许的话，对于热点的 key 可以设置永不过期的 key。

2、使用互斥锁。如果缓存失效的情况，只有拿到锁才可以查询数据库，降低了在同一时刻打在数据库上的请求，防止数据库打死。当然这样会导致系统的性能变差。

缓存穿透

什么是缓存穿透？

我们使用 Redis 大部分情况都是通过 Key 查询对应的值，假如发送的请求传进来的 key 是不存在 Redis 中的，那么就查不到缓存，查不到缓存就会去数据库查询。假如有大量这样的请求，这些请求像 “穿透” 了缓存一样直接打在数据库上，这种现象就叫做缓存穿透。

分析：

关键在于在 Redis 查不到 key 值，这和缓存击穿有根本的区别，区别在于缓存穿透的情况是传进来的 key 在 Redis 中是不存在的。假如有黑客传进大量的不存在的 key，那么大量的请求打在数据库上是很致命的问题，所以在日常开发中要对参数做好校验，一些非法的参数，不可能存在的 key 就直接返回错误提示，要对调用方保持这种 “不信任” 的心态。

解决方案：

1、把无效的 Key 存进 Redis 中。如果 Redis 查不到数据，数据库也查不到，我们把这个 Key 值保存进 Redis，设置 value="null"，当下次再通过这个 Key 查询时就不需要再查询数据库。这种处理方式肯定是有问题的，假如传进来的这个不存在的 Key 值每次都是随机的，那存进 Redis 也没有意义。

2、使用布隆过滤器。布隆过滤器的作用是某个 key 不存在，那么就一定不存在，它说某个 key 存在，那么很大可能是存在 (存在一定的误判率)。于是我们可以在缓存之前再加一层布隆过滤器，在查询的时候先去布隆过滤器查询 key 是否存在，如果不存在就直接返回。