Redis缓存中常见的三个问题：缓存穿透、缓存雪崩和缓存击穿。这些问题在使用Redis作为缓存时经常遇到，但通过合理的策略可以有效解决。我会用简单易懂的方式来讲解，帮助你理解这些问题的原理和解决方案。
1. 缓存穿透
1.1 什么是缓存穿透？
缓存穿透是指查询一个数据库中不存在的数据，由于缓存不会保存这样的数据，每次查询都会直接穿透到数据库，从而增加数据库的压力。
1.2 为什么会出现缓存穿透？
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请求非法数据：用户请求了一个不存在的数据。
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缓存未命中：缓存中没有保存这样的数据，每次查询都会直接访问数据库。
1.3 如何解决缓存穿透？
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接口层面校验：
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在接口层面验证请求的合法性，避免非法请求直接穿透到数据库。
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例如，检查请求的ID是否合法，是否符合业务逻辑。
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缓存空对象：
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对于查询不存在的数据，将空对象或默认值缓存一段时间，避免每次查询都穿透到数据库。
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例如，缓存一个空的JSON对象或
null值。
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布隆过滤器：
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使用布隆过滤器（Bloom Filter）预先存储可能存在的数据ID，查询时先检查布隆过滤器。
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如果布隆过滤器判断数据不存在，则直接返回，避免查询数据库。
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示例代码
const cache = require('some-cache-library'); // 假设的缓存库
const database = require('some-database-library'); // 假设的数据库库
async function getData(id) {
// 检查缓存
let data = cache.get(id);
if (data) {
return data;
}
// 查询数据库
data = await database.query(id);
if (data) {
// 缓存数据
cache.set(id, data, 3600); // 缓存1小时
} else {
// 缓存空对象
cache.set(id, null, 60); // 缓存1分钟
}
return data;
}2. 缓存雪崩
2.1 什么是缓存雪崩？
缓存雪崩是指在缓存层（如Redis）中的所有缓存数据同时过期，导致大量请求直接穿透到数据库，从而引发数据库压力剧增甚至崩溃。
2.2 为什么会出现缓存雪崩？
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缓存过期时间一致：所有缓存数据的过期时间相同，导致同时过期。
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缓存层宕机：缓存层（如Redis）宕机，所有请求直接穿透到数据库。
2.3 如何解决缓存雪崩？
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设置不同的过期时间：
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为缓存数据设置不同的过期时间，避免同时过期。
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例如，使用随机的过期时间范围。
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使用本地缓存：
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在应用层使用本地缓存（如Guava Cache），作为第一级缓存，减轻Redis的压力。
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使用Redis集群：
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使用Redis集群，避免单点故障。
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预热缓存：
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在系统启动时，预先加载热点数据到缓存中。
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限流和降级：
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在接口层面使用限流和降级策略，避免过多请求同时访问数据库。
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示例代码
const cache = require('some-cache-library'); // 假设的缓存库
const database = require('some-database-library'); // 假设的数据库库
async function getData(id) {
// 检查缓存
let data = cache.get(id);
if (data) {
return data;
}
// 查询数据库
data = await database.query(id);
if (data) {
// 缓存数据，设置随机过期时间
const randomExpire = 3600 + Math.floor(Math.random() * 3600); // 1-2小时
cache.set(id, data, randomExpire);
}
return data;
}3. 缓存击穿
3.1 什么是缓存击穿？
缓存击穿是指一个热点数据在缓存过期时，大量请求同时访问数据库，导致数据库压力剧增。
3.2 为什么会出现缓存击穿？
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热点数据过期：热点数据的缓存过期，导致大量请求同时访问数据库。
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高并发请求：在缓存过期时，大量并发请求同时到达。
3.3 如何解决缓存击穿？
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使用互斥锁：
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在缓存过期时，使用互斥锁（如Redis的
SETNX命令）确保只有一个请求去查询数据库，其他请求等待。 -
例如，使用
SETNX命令设置一个锁，只有第一个请求能够查询数据库并更新缓存。
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双层缓存：
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使用两层缓存，第一层缓存（如本地缓存）过期时间稍短，第二层缓存（如Redis）过期时间稍长。
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第一层缓存过期时，第二层缓存仍然可用，避免直接穿透到数据库。
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预热缓存：
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在系统启动时，预先加载热点数据到缓存中，避免缓存过期时的高并发请求。
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示例代码
const cache = require('some-cache-library'); // 假设的缓存库
const database = require('some-database-library'); // 假设的数据库库
async function getData(id) {
// 检查缓存
let data = cache.get(id);
if (data) {
return data;
}
// 设置互斥锁
const lockKey = `lock:${id}`;
if (cache.set(lockKey, 'locked', 10)) { // 设置锁，过期时间10秒
try {
// 查询数据库
data = await database.query(id);
if (data) {
// 更新缓存
cache.set(id, data, 3600);
}
} finally {
// 释放锁
cache.del(lockKey);
}
} else {
// 等待其他请求更新缓存
await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 1000));
data = cache.get(id);
}
return data;
}4. 总结
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缓存穿透：查询不存在的数据，导致每次查询都穿透到数据库。
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解决方案：接口层面校验、缓存空对象、使用布隆过滤器。
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缓存雪崩：所有缓存数据同时过期，导致大量请求穿透到数据库。
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解决方案：设置不同的过期时间、使用本地缓存、使用Redis集群、预热缓存、限流和降级。
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缓存击穿：热点数据过期时，大量请求同时访问数据库。
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解决方案：使用互斥锁、双层缓存、预热缓存。
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通过合理的策略和配置，可以有效解决Redis缓存中的这些问题，提高系统的稳定性和性能。