Redis缓存雪崩、缓存击穿、缓存穿透详解
作者：在成都搬砖的鸭鸭
本文介绍了缓存雪崩、击穿、穿透三种问题：雪崩因大量缓存同时失效导致数据库压力激增,需差异化TTL、多级缓存及熔断机制；击穿由热点key失效引发,可用互斥锁、逻辑过期或预加载；穿透则因非法查询穿透缓存,需布隆过滤器、空对象或参数校验
1、缓存雪崩
【1】定义
大量缓存数据在同一时间失效，导致所有请求直接打到数据库，引发数据库瞬时高负载甚至崩溃
【2】原因
1、缓存数据设置了相同的过期时间
2、缓存服务宕机
【3】解决方案
[1]差异化过期时间
在基础TTL上增加随机值，避免同时失效
[2]多级缓存
结合本地缓存和分布式缓存，本地缓存失效后回源到分布式缓存
[3]熔断降级
监控数据库负载，超过阈值时触发熔断（如返回默认值或限流）
[4]缓存永不过期+异步更新
缓存不设TTL，通过后台任务定期更新（适合低频变更数据）
2、缓存击穿
【1】定义
某个热点key突然失效，大量并发请求直接穿透到数据库，导致数据库压力激增
【2】原因
1、热点key过期
2、恶意请求故意攻击高频访问的key
【3】解决方案
[1]互斥锁
第一个请求发现缓存失效时，加锁（如Redis SETNX），从数据库加载数据后释放锁，其它请求等待或轮询
[2]逻辑过期
1、缓存永不过期，但存储数据时附加一个过期时间字段
2、发现数据逻辑过期时，触发异步更新
[3]热点数据加载
监控热点key，在接近过期时提前刷新缓存
3、缓存穿透
【1】定义
查询不存在的数据（如非法ID、恶意攻击），导致请求绕过缓存直接访问数据库
【2】原因
1、业务逻辑漏洞（如未校验参数合法性）
2、恶意攻击（如爬虫伪造不存在的ID）
【3】解决方案
[1]缓存空对象
对查询不到的数据，混存一个空值，并设置较短TTL
[2]布隆过滤器
在缓存层前加布隆过滤器，快速判断key是否存在：若布隆过滤器返回不存在，直接拒绝请求；若返回可能存在，继续查询缓存/数据库
[3]参数校验
对请求参数做合法性校验
4、对比总结
| 问题 | 触发条件 | 核心解决方案 |
|---|---|---|
| 缓存雪崩 | 大量key同时失效 | 差异化TTL、多级缓存、熔断降级 |
| 缓存击穿 | 单个热点key失效 | 互斥锁、逻辑过期、预加载 |
| 缓存穿透 | 查询不存在的数据 | 布隆过滤器、控制缓存、参数校验 |
5、最佳实践
1、监控与告警：实时监控缓存命中率、数据库QPS，设置阈值告警
2、压测模拟：通过模拟雪崩/击穿场景，验证解决方案的可靠性
3、组合策略：根据业务场景混合使用上述方案
总结
以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持脚本之家。