缓存穿透，缓存击穿，缓存雪崩

1. 缓存穿透

定义：缓存穿透是指查询一个数据库和缓存中都不存在的数据，导致每次查询都直接请求到数据库，从而给数据库带来巨大压力。

原因：

• 恶意攻击，故意查询不存在的数据。

• 业务层设计不合理，导致用户查询的数据在数据库和缓存中都不存在。

解决方案：

• 布隆过滤器：在查询缓存之前，使用布隆过滤器判断数据是否存在，如果数据不存在，则直接返回，不进行数据库查询。

• 空值缓存：对于不存在的数据，也在缓存中存放一个空值（注意设置较短的过期时间），从而避免对数据库的重复查询。

• 接口限流：对查询接口进行限流，限制恶意查询的频率。

2. 缓存击穿

定义：缓存击穿是指缓存中的某个热点数据（通常是访问量非常高的数据）在某个时间点过期，此时若有大量并发请求访问这个数据，就会直接请求到数据库，导致数据库压力骤增。

原因：

• 缓存中的热点数据过期。

解决方案：

• 设置热点数据永不过期：对于热点数据，可以设置为永不过期，然后定期更新缓存。

• 互斥锁：在访问数据库时，使用互斥锁（如Redis的SETNX命令）保证只有一个线程能够访问数据库，其他线程等待锁释放后从缓存中获取数据。

• 逻辑过期：在缓存中存储数据时，不设置过期时间，而是在数据访问时检查数据的逻辑过期时间，如果数据逻辑过期，则更新缓存数据。

3. 缓存雪崩

定义：缓存雪崩是指缓存中大量数据同时过期，导致大量请求直接访问数据库，从而给数据库带来巨大压力，甚至导致数据库宕机。

原因：

• 缓存中大量数据同时过期。

• 缓存服务器宕机。

解决方案：

• 随机过期时间：在设置缓存过期时间时，给每个数据设置一个随机的过期时间，避免大量数据同时过期。

• 缓存预热：在系统启动或低峰期时，预先将热点数据加载到缓存中，避免用户请求时直接访问数据库。

• 多级缓存：使用多级缓存架构，如本地缓存+分布式缓存，即使分布式缓存失效，本地缓存也能提供一定的数据支持。

• 限流降级：在数据库前增加限流措施，限制访问数据库的请求量，同时对于非核心服务进行降级处理，释放系统资源以保证核心服务的稳定。

通过上述措施，可以有效缓解缓存穿透、缓存击穿和缓存雪崩等问题，提高系统的稳定性和性能。

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