Redis 在作为缓存系统时，可能会面临几种常见的问题，其中包括缓存雪崩和缓存穿透。这些问题都可能导致系统性能下降甚至服务不可用。了解它们的原因及解决方案对于设计高可靠性系统至关重要。
缓存雪崩
定义：缓存雪崩是指在同一时间大量的缓存项过期，导致大量请求直接打到数据库上，从而引起数据库负载急剧上升甚至崩溃。
例子：假设一个在线商城系统使用 Redis 缓存商品的价格信息，所有商品的缓存设置了相同的过期时间，比如 24 小时。如果这些商品的缓存几乎同时到期，那么突然有大量的用户访问这些商品，所有的请求都会直接查询数据库来获取价格，这可能导致数据库负载过高，甚至服务崩溃。
解决方案：
- 不同的过期时间：为缓存项设置随机的过期时间，确保不会在同一时刻大量缓存过期。
- 使用持久层的备份：在 Redis 失效时，可以使用其他形式的备份，如备用缓存，以减少对数据库的压力。
- 提高数据库容错性：优化数据库性能，如增加读写分离、数据库集群等。
- 使用限流和熔断机制：在系统设计时引入限流和熔断机制，保证在高负载时不会导致整个系统崩溃。
缓存穿透
定义：缓存穿透是指查询不存在的数据，由于缓存不命中，每次请求都会穿过缓存直接查询数据库，如果有大量此类查询，会对数据库造成不必要的压力。
例子：继续上面的在线商城例子，如果攻击者故意查询不存在的商品ID，这些请求会因为在 Redis 中找不到对应的缓存而直接访问数据库。如果查询量很大，会导致数据库负载过大。
解决方案：
- 缓存空对象：对于查询结果为空的情况，也将其作为特定的空对象存入缓存，并设置较短的过期时间。这样可以防止对同一不存在的数据频繁查询数据库。
- 布隆过滤器：使用布隆过滤器预先判断请求的数据是否可能存在于数据库中。布隆过滤器可以非常高效地检查一个元素是否在一个集合中，虽然有一定的误判率，但适合用于拦截绝大部分无效请求。
- 接口安全校验：加强对入口请求的校验，比如请求频率限制、用户身份验证等，防止恶意请求到达后端服务。
通过理解和采取措施应对这些缓存相关的问题，可以显著增强使用 Redis 的应用的稳定性和可靠性。
