前言

在项目中引入一个缓存系统，不得不考虑的问题就是：缓存穿透、缓存击穿和缓存雪崩问题。

缓存穿透

缓存穿透是指缓存和数据库中都没有的数据，而用户不断发起请求。由于缓存是不命中时被动写的，并且出于容错考虑，如果从存储层查不到数据则不写入缓存，这将导致这个不存在的数据每次请求都要到存储层去查询，失去了缓存的意义。

在流量大时，可能 DB 就挂掉了，要是有人利用不存在的 key 频繁攻击我们的应用，这就是漏洞。

如发起为 id 为-1的数据或 id 为特别大不存在的数据。这时的用户很可能是攻击者，攻击会导致数据库压力过大。

解决方案：

  • 接口层增加校验，如用户鉴权校验、id 基础校验（id<=0 直接拦截）
  • 在数据库和缓存中都取不到的数据，可以将在缓存中存入一个空对象（key-null），设置一个短的有效时间。这样可以防止一个用户反复暴力攻击一个 id 请求

缓存击穿

缓存击穿是指缓存中没有但数据库中有的数据（一般是缓存时间到期），这时由于并发用户特别多，同时读缓存没读到数据，又同时去数据库去取数据，引起数据库压力瞬间增大，造成过大压力。

解决方案：

  1. 设置热点数据永不过期
  2. 接口限流与熔断，降级。重要的接口一定要做好限流策略，防止用户恶意刷接口，同时要做好降级准备，当接口中某些服务不可用时，进行熔断，失败快速返回机制
  3. 布隆过滤器。bloomfilter 就类似于一个 hash set，用于快速判某个元素是否存在于集合中，其典型的应用场景就是快速判断一个 key 是否存在于某容器，不存在就直接返回。布隆过滤器的关键就在于 hash 算法和容器大小，
  4. 加互斥锁

缓存雪崩

缓存雪崩是指缓存中数据大批量到过期时间，而查询数据量巨大，引起数据库压力过大甚至 down 机。和缓存击穿不同的是，缓存击穿指并发查同一条数据，缓存雪崩是不同数据都过期了，很多数据都查不到从而查数据库。

解决方案：

  1. 缓存数据的过期时间设置随机，防止同一时间大量数据过期现象发生。
  2. 如果缓存数据库是分布式部署，将热点数据均匀分布在不同的缓存数据库中。
  3. 设置热点数据永远不过期。