REDIS-常见的缓存相关问题

在 Redis 中，缓存雪崩、缓存击穿和缓存穿透是三个常见的缓存相关问题，它们可能导致系统性能下降或不稳定。下面对这三个问题进行简要介绍：

1. 缓存雪崩（Cache Avalanche）：

定义： 缓存雪崩是指在某个时间点，大量缓存同时失效或过期，导致大量请求直接打到数据库或后端系统，引起系统瞬时压力过大，甚至崩溃。

原因： 通常发生在缓存中的多个键同时失效，可能是由于相同的过期时间或相似的过期时间，或者由于某种外部原因导致缓存同时失效。

解决方案：

• 设置不同的过期时间，避免缓存同时失效。
• 使用多级缓存，减少对底层存储的直接依赖。
• 在缓存层加入自动的容错机制，即使某些缓存失效，也能够从数据库中加载部分数据，减轻压力。

2. 缓存击穿（Cache Miss）：

定义： 缓存击穿是指针对某个热点数据的大量请求，在缓存中不存在（Cache Miss）而直接访问底层存储系统，导致数据库压力剧增。

原因： 通常是因为某个缓存键对应的数据在缓存中不存在，但是又被大量请求访问，导致这些请求直接打到底层存储系统。

解决方案：

• 使用互斥锁，保证只有一个请求去加载数据，其他请求等待加载完成后直接从缓存获取。
• 针对缓存失效的情况，可以设置短暂的自旋锁，避免多个请求同时击穿。
• 提前预热缓存，确保热点数据在缓存中存在。

3. 缓存穿透（Cache Penetration）：

定义： 缓存穿透是指恶意请求或者非法请求查询缓存中不存在的数据，导致这些请求直接访问底层存储系统，产生大量无效查询。

原因： 可能是由于请求的数据根本不存在，而攻击者利用这一点进行频繁查询。

解决方案：

• 使用布隆过滤器等数据结构，预先过滤掉不存在的数据请求，减轻对底层存储的直接压力。
• 对查询参数进行有效性验证，排除无效请求。
• 在缓存中设置空值（缓存空对象）或错误值，避免频繁查询不存在的数据。

综合采用这些方案，可以有效地防止缓存雪崩、击穿和穿透问题，提高系统的稳定性和性能。