【Redis 系列】redis 学习十二，redis 缓存穿透，缓存击穿，缓存雪崩

Redis 缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩是 Redis 与持久化数据库配合使用时常见的高可用问题，以下是具体解释及解决方案：

什么是缓存穿透

缓存穿透指用户查询的数据在 Redis 中未命中，且在持久化数据库（如 MySQL）中也不存在，导致大量请求直接穿透缓存层，直接访问数据库，给数据库带来巨大压力。

解决方案：
使用布隆过滤器：
布隆过滤器是一种数据结构，通过哈希算法将所有可能查询的参数存储在过滤器中。
在控制层先对查询参数进行校验，若参数不在布隆过滤器中，则直接丢弃请求，避免对底层存储系统的压力。
布隆过滤器部署在 Redis 前面，拦截无效请求，减少对 Redis 和持久化层的冲击。

缓存空对象：
当持久化数据库中未查询到数据时，返回一个空对象，并将该空对象缓存到 Redis 中，同时设置过期时间。
后续请求直接访问缓存中的空对象，避免对数据库的冲击。

什么是缓存击穿

缓存击穿指某个热点数据的 key 在过期的瞬间，大量请求同时访问该 key，由于缓存未命中，所有请求直接访问数据库，导致数据库瞬间压力过大。

与缓存穿透的区别：
缓存击穿是针对热点数据的 key 过期，大量请求访问同一 key。
缓存穿透是访问的数据不存在，大量请求访问不同但均不存在的 key。
解决方案：
热点数据永不过期：
不设置热点数据的过期时间，避免因过期导致击穿。
分布式锁：
在访问 Redis 前先获取分布式锁，保证同一时间只有一个服务访问该 key。
其他服务等待获取锁，避免同时访问数据库。
锁的压力较大，需合理设计锁的粒度和超时时间。

什么是缓存雪崩

缓存雪崩指在某一时间段内，大量缓存 key 集中过期，或 Redis 宕机，导致大量请求直接访问数据库，造成数据库压力过大甚至宕机。

常见场景：
热点活动中，大量商品 key 设置在同一时间过期。
Redis 宕机，导致所有缓存失效。
解决方案：
Redis 高可用：
搭建 Redis 集群，采用主备或异地多活部署，避免单点故障。
限流降级：
在缓存失效时，通过锁限制访问顺序，或关闭非核心服务，保障核心服务运行。
数据预热：
在正式上线前，预先访问需要的数据，将数据写入缓存。
设置不同的过期时间，避免大量 key 集中过期，均衡缓存失效时间。

总结

通过合理设计缓存策略和解决方案，可以有效避免缓存穿透、缓存击穿和缓存雪崩问题，提高系统的可用性和性能。

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