缓存击穿、穿透、雪崩简单总结

Redis 在互联网应用中被广泛使用，一般用来做缓存。使用缓存能够提升系统性能，优化用户体验。但缓存也存在雪崩、穿透、击穿等异常情况，本文做下简单总结。

缓存应用场景

缓存是分布式系统中非常重要的组成部分，比如分布式 session、热点数据，在高并发、大流量情况下能够提升数据访问性能。缓存的基本思想就是我们非常熟悉的空间换时间。当我们查询一条数据时，先去查询缓存，如果有缓存就直接返回，如果没有就去查询数据库，更新缓存，然后返回。

缓存击穿

缓存击穿一般指大量请求查询同一个数据，数据的缓存缺失，请求都打到数据库。缓存击穿一般是单个热点数据失效，在高并发下持续查询数据库，导致数据库压力增大。

要预防缓存击穿，可以多方面布防：

• 热点数据不过期：比如双十一，热点畅销商品必须确保缓存一直都在，可以异步刷新但不能失效；
• 使用互斥锁：在缓存失效的时候，使用互斥锁控制读数据库操作，读到数据后写入缓存，其他线程后续读缓存即可；

缓存穿透

缓存穿透一般是指异常情况下请求不存在的数据，无法从缓存中读取数据，用户请求每次都会到达数据库，导致数据库压力增大。可能是非法请求，比如攻击者故意查询不存在的数据，若攻击者利用穿透进行攻击可能会拖垮数据库。

要预防缓存穿透，可以多方面布防：

• 参数校验：对提交的参数进行必要的校验，拦截下非法请求，防止走到后面流程；
• 缓存空值：可以针对攻击者可能提交的非法请求，在缓存中预先加载空值，防止打到数据库；
• 使用布隆过滤器：可以使用布隆过滤器先行判断数据是否存在，如果不存在不去查询数据库；

缓存雪崩

缓存雪崩发生在缓存大量失效或缓存服务宕机的时候。比如系统 QPS 1000000，有缓存可以抗住 1000000，如果所有缓存都在同一时间失效，或者缓存服务宕机，所有的请求都直接打到 db，db 必然扛不住，有可能当时就挂了，然后整个服务陷入瘫痪。如果 DBA 此时紧急重启数据库，可能数据库刚刚重启完成，又马上被巨量请求打挂，服务仍然瘫痪。

要解决缓存雪崩，可以在多个方面进行布防：

• 集群部署：redis 采用集群部署，可以使用主从 + 哨兵 ，防止宕机影响。
• 超时时间：Redis 存储数据时，要充分考虑各种缓存数据的失效时间，尽量避免同时失效，热点数据有效期要足够长；
• 系统限流：发生缓存雪崩后，要对系统进行限流，为缓存重新加载和数据库重启赢得时间。
• 本地缓存：系统最好加上本地缓存，对于不常变化的数据，优先使用本地缓存，降低雪崩时的影响；

总结

缓存虽好，也要注意预防问题，一旦出现异常可能就是致命问题。击穿一般指单个热点数据失效而把流量打到数据库，穿透一般指访问不存在的数据而把流量打到数据库，雪崩一般指大量数据失效或缓存服务宕机而把流量打到数据库。

缓存的击穿、穿透、雪崩也是面试经常问到的问题，知识点比较重要，需要在工作中注意理解和总结实践经验。在设计技术方案时，也要充分考虑异常场景。