缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩，及解决方案

缓存穿透

缓存穿透是指缓存服务器中没有缓存数据，数据库中也没有符合条件的数据，导致业务系统每次都绕过缓存服务器查询下游的数据库，缓存服务器完全失去了其应用的作用。

缓存穿透发生的场景一般有两类：

• 原来数据是存在的，但由于某些原因（误删除、主动清理等）在缓存和数据库层面被删除了，但前端或前置的应用程序依旧保有这些数据；
• 恶意攻击行为，利用不存在的Key或者恶意尝试导致产生大量不存在的业务数据请求。

缓存穿透的解决方案：

方案一：缓存空值（null）或默认值

分析业务请求，如果是正常业务请求时发生缓存穿透现象，可针对相应的业务数据，在数据库查询不存在时，将其缓存为空值（null）或默认值。需要注意的是，针对空值的缓存失效时间不宜过长，一般设置为5分钟之内。当数据库被写入或更新该key的新数据时，缓存必须同时被刷新，避免数据不一致。

方案二：业务逻辑前置校验

在业务请求的入口处进行数据合法性校验，检查请求参数是否合理、是否包含非法值、是否恶意请求等，提前有效阻断非法请求。比如，根据年龄查询时，请求的年龄为-10岁，这显然是不合法的请求参数，直接在参数校验时进行判断返回。

方案三：使用布隆过滤器请求白名单

在写入数据时，使用布隆过滤器进行标记（相当于设置白名单），业务请求发现缓存中无对应数据时，可先通过查询布隆过滤器判断数据是否在白名单内，如果不在白名单内，则直接返回空或失败。

当然，可能针对缓存穿透的情况，也有可能是其他的原因引起，可以针对具体情况，采用对应的措施。

缓存击穿

缓存击穿是指当某一key的缓存过期时，大并发量的请求同时访问此key，瞬间击穿缓存服务器直接访问数据库，让数据库处于负载的情况。

缓存击穿的解决方案：

• 异步定时更新
  可以对该热点key进行异步定时更新数据，比如某一个热点数据的过期时间是1小时，那么每59分钟，通过定时任务去更新这个热点key，并重新设置其过期时间。
• 互斥锁
  简单来说就是当Redis中根据key获得的value值为空时，先锁上，然后从数据库加载，加载完毕，释放锁。若其他线程也在请求该key时，发现获取锁失败，则先阻塞。

缓存雪崩

缓存雪崩是指当大量缓存同时过期或缓存服务宕机，所有请求的都直接访问数据库，造成数据库高负载，影响性能，甚至数据库宕机。

缓存雪崩的解决方案：

• 可以把不同的key过期时间设置成不同的， 并且通过定时刷新的方式更新过期时间。
• 构建缓存高可用集群（针对缓存服务故障情况）。
• 当缓存雪崩发生时，服务熔断、限流、降级等措施保障。